钢结构

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钢结构范文第1篇

1总述

随着经济的发展，钢结构在国民生活中占的比重约来越大，一些大型的结构逐渐采用钢结构代替了砖混结构。钢结构的制作过程中，焊接工序占的比重很，但是在实际过程中，往往对焊接工作的重视程度不足，从而产生了一些严重的问题，如结构的变形量超标、裂纹、层状撕裂、端面不平度超标等缺陷，从而影响整体结构质量。在实际工作中，完成了一批多层的焊接钢结构柱，在生产中严格控制焊接顺序，合理调整焊接方法，对焊接收缩量进行了控制，较好地完成了制作加工任务，博得了业主的好评。

此柱是一选煤厂房柱的一部分，一根柱被分成三部分进行制作，此为顶部柱，具体结构形式如“图一”所示。在中间部位是一100吨吊车的吊车梁的支腿部分，上部包含有与梁连接的端头板，下部有与中柱连接的连接板，以及吊车梁支撑以及一些柱间支撑连接板等附件构成。其中柱截面尺寸为主截面为HN1000X450X22X30/HN1300X450X26X30， 与梁连接的端头板、与柱连接的柱头板以及吊车梁支撑厚度均为30mm，一些加强筋为10mm。 材料为Q345B。吊车梁支撑与钢柱之间的焊缝为全熔透焊缝。此柱总长为7150mm，总重为4105.2KG。制作标准为AWS D1.1。

2焊接工艺评定及焊接工艺规程

按照AWS D1.1 的相关要求进行焊接工艺评定，其中包括板与板之间的对接焊缝，板与板焊接的角接头，厚度从6-30mm，焊接方法涉及到FCAW（CO2气体保护焊），SAW（埋弧焊），具体的应用会在下边的工序中详细说明，在此不作总结。

焊工及焊接操作工按照AWS D1.1 的要求进行了相关的技能考试及验证，在此不详细说明。

3制作工序

钢结构柱的制作一般情况下包含以下几个工序，1板材的下料，开坡口（如果有）；2 板材的拼接，质量检验3焊接H型钢及质量检验4放样及组对附属件；5焊接端附属件；最终检验。所以，从以上工序可以看出，焊接过程几乎贯穿了这个钢结构的制作过程，所以必须严格进行的控制。

有吊车梁支撑牛腿处为焊接量最大的部位，且焊接难度大，要求严格。此处为非对称结构，如果焊接过程控制不好，非常容易产生侧向的焊接变形，从而导致整根柱子的直线度超标，影响整体质量，所以此处的焊接是整个柱子制作的重点也是难点。

3.1板拼接

所有的板材拼接焊缝均要求按照全熔透焊缝进行焊接，所以对接焊缝必须要求开坡口，坡口形式如下图二所示，采用埋弧自动焊或者手工焊，或者二者相结合的方式进行焊接。采用埋弧焊焊接时，组对间隙0，并且要求板与板之间的间隙越小越好。根据焊接工艺规程选择焊丝为H10Mn2，配合与之相匹配的焊剂SJ101 进行焊接。一般情况下，埋弧焊焊接此种坡口形式的焊缝，不用背面清根基可以达到全熔透的效果，但是不同的焊接机械的能力不同也会产生区别，如果发现背面没有焊透，出现夹渣等缺陷，采用碳弧气刨得方法进行背侧清根后再进行下一层的焊接。。FCAW焊接时，坡口钝边1-2mm 为宜，并且根据实际情况留有0-1mm的焊接间隙，以保证根部的熔透效果，选择使用E71T-1C焊丝，。焊接完毕后打磨去掉余高，进行超声波检测。

3.2 H型钢焊接

板材拼接完毕后，组对成为H型结构进行柱主体的焊接。 焊接位置为水平位置。一般情况下，此种钢柱的焊接为船型焊，即工件放置在90度的专用工装上，使焊缝处于水平位置。焊接顺序为对称焊接，减少焊接变形，一般的焊接顺序是1-3-2-4，或者2-4-1-3进行。如果埋弧焊接一次不能填满整个坡口，必须进行多次填充才可满足焊缝高度，则必须按照以上步骤进行焊接，不能一条焊道填满后再焊接其它焊缝。这样的焊接顺序能够较好的保证H型钢的制作精度，减少焊接变形。并且，每次的翻转过程是一次焊接内应力的释放过程。此种大厚壁的钢结构H型钢一旦产生变形，很难通过火焰校正的方式进行调整，必须通过施加外力，如千斤顶或者专用的调直机械进行校正，且校正后的效果不是很理想。

3.3附属件的焊接

此道工序是产生焊接变形的主要点，应该特别给与关注。特别是柱端头板与H钢焊接，和牛腿和H型钢焊接，此两处的焊缝形式均为T型焊缝，且受动载荷冲击比较大区域，所以技术要求比较严格，采用完全焊透形式的T型焊缝，这也就是说，此处的焊缝属于坡口焊缝，焊接输入量比较大，并且焊缝布置复杂，空间距离小，焊接热循环比较多，很容易产生较大的应力集中，从而引起焊接变形，或者导致钢材产生层状撕裂。

3.3.1 H型钢与端头板的焊接

由于选取了一根顶部柱为例子，所以此根柱不但含有与梁相连接的端头板，还有和底部柱相连接的柱头连接板。由于柱与梁之间，柱与柱之间采用螺栓连接，所以要求此端面焊接后必须平整，不可一产生翘曲或者凹陷等缺陷，所以在焊接过程中必须减少变形，释放在焊接过程中产生的焊接应力，保证整个平面的平整度。

3.3.1.1坡口与焊接顺序

与端头板焊接处均开45度坡口，坡口形式如图四所示，在此特意选择了开45度的坡口角度，这样可以既可以减少填充量， 也可以保证根部的完全焊透。在焊接时要求焊工必须按照一个顺序进行焊接，并且保证所有的部位均按照从里到外，先短后长的原则进行焊接。

3.3.1.2焊接方法

采用 二氧化碳气体半自动焊进行焊接，此种焊接方法的优点是焊接速度快，其焊接速度是手工焊条电弧焊的1-4倍，且焊接成本比较低，焊接变形小，一般情况下，co2气体保护焊产生的变形为角变形为千分之五，不平度只有千分之三。

3.1.3焊接顺序，先焊接H型钢服板与端头板之间的焊缝，然后再焊接两个翼缘板与端头板之间的焊缝， 这样焊接的好处是腹板的焊缝焊接使，使应力可以从中间往两侧分散，避免焊接应力集中在焊缝内部，形成内应力。然后焊接两个翼缘板与H型钢之间的焊缝， 此处焊缝最好采用两个焊工对称焊接的形式，这样使焊接产生的内应力可以减小，同时在焊接过程中，使用小锤锤击焊道，使焊接应力得以释放。

3.4吊车梁支腿焊接

此处是整根柱的焊接重点所在，如果控制不好，将会产生很大的变形。特别指出的是吊车粱支腿下平面的板要插入变截面梁中，不可以断开。在此，按照图纸尺寸先将支腿进行预制，再将变截面部分与支腿进行组对，H型钢与支腿焊接的部位按照图四形式开坡口，采用FCAW进行焊接。焊接顺序按照3.3.1.1 的顺序进行，并且每焊完一道焊缝需要用小锤锤击焊道，释放产生的应力，此处控制的要点是，每一个焊道不能一次性填满，必须按照一定的方向进行焊接，并且焊接顺序一旦固定，原则上不能修改，从开始到焊接结束都要按照此顺序进行。

4焊接收缩量的控制

在焊接过程中，由于焊缝受到拉应力的作用，会产生变形和形变，所以柱在整个焊接过程中会缩短，为了保证整体的安装精度，所以在下料前必须根据收缩量的大小留出适当的余量。此种结构的柱子由于结构复杂，焊接收缩量计算公式已经不适合此种复杂焊缝的收缩量计算，所以工厂采用实际收缩量验证的方式来控制下料尺寸。在批量制作前，预先预制一件来验证焊缝收缩量。当第一件焊接完毕后，发现总长度方向会产生5mm 的焊接收缩量，宽度方向会有1-2mm 的收缩量（在可控范围内，不予考虑）。所以在结构柱下料前，每根柱在长度方向都会长出5mm。在以后的焊接过程中，通过复查的办法再次核实了这个收缩裕量是可以满足实际需求的。

5通过对现场焊接工艺的控制，对焊工进行了焊接顺序的交底，在实际中取得了较好的效果，此种结构柱在焊接完毕后，完全满足标准的要求，减少了校正工序，节省了成本，缩短了工期。

参考文献：焊接工程师手册第二版

AWS D1.1 -2008

钢结构范文第2篇

关键词：钢结构；预算；定额

中图分类号：TU391文献标识码： A

1.钢结构预算的概述

1.1建筑工程预算的概述

为了满足生产、生活的需要而建造的房屋及其附属工程称为建筑工程。人们根据拟建建筑工程的设计图纸、建筑工程预算定额、费用定额（即间接费定额）、建筑材料预算价格以及与其配套使用的有关规定等，预先计算和确定每个新建、扩建、改建和复建项目所需全部费用的技术经济文件，则称为建筑工程预算。

1.2钢结构预算的要求

在钢结构施工过程中，预算人员必须要对工程的成本进行分析、计算、核算，及时的做出成本预警。这就要求预算员有一个很高的综合素质,包括但不限于建筑设计相关技术,施工具体实施技术,财务综合管理等一系列的核心技术。

1.3钢结构工程预算的注意事项

1.3.1对整个钢结构的施工过程做一个全方位的了解，对从原材料采购开始到现场安装完成的每一道工序都了解，保证算量、套价的时候不漏项，不重项。

1.3.2根据每一个施工现场的实际情况、构件的工艺繁简程度分析可能用到的施工机械、施工过程中做好签证的准备资料（签证文件、材料报价单、图纸、照片和dvd等），从开工开始就要为了竣工结算做准备。

1.3.3充分考虑人材机实际的消耗量和定额之间的联系与区别。

1.4钢结构常用相关术语

1.4.1钢结构：是指由钢板、型钢、冷弯薄壁型钢等通过焊接或栓接所组成的结构。

1.4.2钢结构的特点：轻质高强、塑性、韧性好。各向同性，性能稳定；不易渗漏；耐热但不耐火；耐腐蚀性差；制作方便；施工工期短。

2.钢结构预算的步骤

首先熟读图纸设计说明，了解针对本工程的相关加工、施工及涂装的相关要求。其次大概看一看本工程有哪些构件组成。一般来说，预埋件、钢骨柱、钢梁、桁架、檩条、屋面板、墙面板、钢天沟等等组成。根据一定的顺序，对每一种钢构件的重量（按照工程量计算规范计入）和涂装面积进行计算。然后，通过软件进行套价，调整取费，整理报价。在施工过程中，对变更、签证（甲方下达的、材料相关的）进行整理，搜集相关证据，准备结算资料。

3.钢结构预算中易犯的错误

计算工程量过程中出现虚报工程量；对合同条款理解错误；合同洽谈过程中资料准备不够齐全；偷换定额编号；关于人工费取费的过程，更改定额人工费含量达到工程造价的加大；增加作业项目等。

4.钢结构预算中的常用数据

4.1主构件部分

4.1.1钢柱、钢梁

钢柱、钢梁预算时，按照工程量计算规范规定的方法进行计算。变截面构件按均值计算，不扣除连接板的厚度。多层钢梁按轴线尺寸计算，连接板按钢柱、钢梁的12%计算，计入主构件内。

对于多层钢结构工程铺有楼承板的情况，要计算出需要铺楼承板的钢梁的总米数，方便栓钉的计算。

4.1.2檩条

檩条常规按图纸尺寸计算，计算出总米数和根数（墙面檩条与屋面檩条分开），方便计算自攻钉的工程量。

理论重量的计算,如C160*50*50*2，一米的重量计算如下:(160+50*2+20*2)*2*7850/1000000=4.71kg/m。

4.1.3屋面彩钢板

计算屋面彩钢板的过程中，一般图纸设计长度额外加500mm。同时，根据板型折算工程量：820型，米重除以0.82；760型，米重除以0.76；900型，米重除以0.9等。

4.1.4屋面保温面

屋面保温棉的面积等同于屋面板的面积。

4.1.5单层墙面板

单层墙面板的工程量按照设计图纸（最大尺寸，非轴线尺寸）进行计算。需扣除门洞、窗洞、砖墙面积。

4.2次构件

4.2.1包边包角

包边包角的工程量先计算出每种规格的总米数，然后计算平方米。

4.2.2拉条

拉条的工程量的计算，需在设计尺寸外加150mm计算单根长度，总米数按理论重量折算成吨，并计算出总根数。

4.2.3隅撑

隅撑的工程量按设计图纸计算总米数，按理论重量折算成吨，并计算出总根数（可作为统计螺栓的数量）。

4.2.4系杆

系杆的工程量按设计图纸计算出总根数，并计算出每种每根系杆的单位重量。

4.2.5支撑

支撑工程量按设计图纸计算出总根数，并计算出每种每根的单位重量。

4.2.6花纹钢板

花纹钢板工程量的计算，按轴线尺寸外的面积，乘以花纹钢板的米重（特别注意，不一样的花型，米重也是不一样的）得出单位重量。另外，花纹钢板的损耗为5%。

5.钢结构成本控制的要点

5.1设计

设计必须在安全的前提下进行，尽可能的考虑建筑的经济性。需要深化设计与设计人员多沟通，这样可以从源头降低工程成本。

5.2寻找合适的施工单位

建设单位施工招投标过程中，要找到一家价格、方案、工期均比较合理的单位进行施工。而不能单纯的只图眼前利益，选择报价最低的公司中标。

5.3加工

施工单位要先熟悉图纸，对加工的难易程度进行了解。同时，对原材料进行询价。这样，方便了施工单位控制加工成本。

5.4施工

施工单位在施工过程中，方案要合理，工序要简洁。安全工作要做到位。这些都是现场控制成本的重点。

6.钢结构预算定额

6.1钢结构预算定额

钢结构预算定额是指在合理的劳动组织和正常的施工条件下，为完成单位合格工程建设产品所需人工、机械、材料消耗的数量标准。它是根据发生在整个施工现场的各项综合操作过程和各项构件的制作过程制定的。预算定额是一种计价性定额，是确定工程造价的主要依据。

6.2预算定额是计算与分析工程造价的重要依据

为了有效的确定和控制工程承包造价，根据我国现行的工程定额预算制度的规定，每一个工程均应根据其不同的工程特点并根据相应的预算定额单独进行造价核算。从造价核算的程序来说，施工图预算价、合同的承包价、施工结算价、竣工结算价与决算价，都离不开预算定额。

6.3预算定额是进行决策的重要依据

预算定额是建设工程投资决策过程中的重要依据。估算所需要的投资额、预测现金流出流入及现金量都离不开预算定额。预算定额还能有效的提高项目决策的科学性、优化投资行为。投标过程中，可以利用预算定额了解社会平均的工程造价水平，有利于施工单位做出正确的投标决策。通过定额还能反映出方案技术经济水平，促进施工单位的技术进步。预算定额，体现了各类工程、各道工序的工作数量、人力、物力、财力和消耗方面的社会的平均水平。这些对于施工单位合理编制施工方案、组织劳动力、合理安排施工，在缩短工期，保质保量的完成施工任务做出了保障。

6.4预算定额可以有效的协助政府对建设工程进行宏观调控

政府对工程建设进行宏观调控，对资源配置进行预测和平衡的重要依据市场经济并不排斥宏观调控，即使在发达国家，政府也力图对国民经济采取各种形式的国家干预和调控。在社会主义市场经济条件下，更需要政府运用预算定额等手段，较为准确地计算工程建设人力、物力、财力的需要量，以恰当地控制投资规模，正确地确定经济发展速度和比例关系，以保证国民经济重大比例关系比较适当，协调发展。

结束语:

在我们国家，钢结构的应用越来越广泛，这也主要是因为钢结构的施工简单、便捷。作为钢结构预算的专业人才，就应该通过合理、科学的计算方法进行工程量、工程价款的计算。通过本文对钢结构预算过程进行了相应的总结和分析，工作中，还有一点特别重要，每一个项目单独对待，对每一个项目进行计算之前，要熟读合同、相关规范。也只有这样，才能切实的促进预算理论及基础的提高，动手能力的增强。希望在未来，我国的钢结构事业能够更好的发展！

参考文献:

[1]崔奉伟.钢结构工程预决算快学快用.中国建材工业出版社

[2]王晓薇.建筑工程预算.人民交通出版社

[3]刘启利.建筑工程定额与预算.华中科技大学出版社

[4}马向东.钢结构造价员一本通.中国建材工业出版社

钢结构范文第3篇

一、钢结构的耐火保护

钢结构通常在450—650℃温度中就会失去承载能力，而发生很大的形变，导致钢柱、钢梁弯曲，并因过大的形变而不能继续使用。一般不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右，这一时间的长短与构件吸热的速度有关。要使钢结构材料在实际应用中克服防火方面的不足，必须进行防火处理，其目的是将钢结构的耐火极限提高到设计规范规定的极限范围内，防止钢结构在火灾中迅速升温发生形变塌落。下面介绍几种不同钢结构的防火保护措施。

1、防火涂料法：采用钢结构防火涂料保护构件，这种方法具有防火隔热性能好、施工不受钢结构几何形体限制等优点，一般不需要添加辅助设施，且涂层质量轻，还有一定的美观装饰作用，属于现代的先进防火技术措施。防火涂料法就是在钢结构上喷涂防火涂料以提高其耐火极限。正确选用防火涂料品种。市场上防火阻燃涂料的品种繁多，其防火性能也不尽相同。因此，必须充分了解防火涂料各品种的作用，把握其性能，并根据基材涂层正常使用条件及火灾环境条件等，正确选择防火涂料的品种。目前，我国钢结构防火涂料主要分为薄涂型和厚涂型两类，即薄型(B类包括超薄型)和厚型(H类)。薄型涂层厚度在7毫米以下，在火灾时能吸热膨胀发泡，形成泡沫状炭化隔热层，从而阻止热量向钢结构传递，延缓钢结构升温，起到防火保护作用。其主要优点是涂层薄，钢结构负荷轻，装饰性较好。厚型涂层厚度为8.50毫米，涂层受热不发泡，依靠其较低的导热率来延缓钢结构升温，起到防火保护作用。两者具有不同的性能特点，分别适用于不同场合。但是，无论哪种产品均应通过国家检测机构检测合格后方可选用。

2、发泡防火漆法：防火漆是由成膜剂、阻燃剂、发泡剂等多种材料制造而成的一种阻燃涂料。防火漆与一般油漆相比，在物理性能方面基本一样，不同的是它干燥以后，漆膜本身不易燃烧，遇火时能推迟火焰燃烧到涂漆的可燃物上，具有一定的防火性能。

3、外包防火层法：就是在钢结构外表添加外包层，可以现浇成型，也可以采用喷涂法。现浇成型的实体混凝土外包层通常用钢丝网或钢筋来加强，以限制收缩裂缝，并保证外壳的强度。喷涂法可以在施工现场对钢结构表面涂抹砂泵以形成保护层，砂泵可以是石灰水泥或是石膏砂浆，也可以掺入珍珠岩或石棉。同时，外包层也可以用珍珠岩、石棉、石膏或石棉水泥、轻混凝土做成预制板，并同时采用胶黏剂、钉子、螺栓在钢结构上加以固定。这种方法保护层强度高、耐冲击，需支模、浇注、养护等，施工周期长，且增加构件的重量较多，成本增加大。

4、充水(水套) 法：空心型钢结构内充水是抵御火灾最有效的防护措施，这种方法能使钢结构在火灾中保持较低的温度，水在钢结构内循环，吸收材料本身所受的热量，受热的水经冷却后可以进行再循环，或由管道引入凉水来取代受热的水。这种方法在国外被广泛地使用在钢柱的防护中。这种方法造价低，对空心钢构件的防渗漏、防腐蚀要求高，只适用于空心钢构件的保护。

5、屏蔽法：钢结构设置在耐火材料组成的墙体或顶棚内，或将构件包藏在两片墙之间的空隙里，只要增加少许耐火材料即能达到防火的目的。这是一种最为经济的防火方法。

二、建立防火分区

防火分区在门、厅、楼梯等处采取一些技术措施，用防火墙、防火门、防火卷帘加水幕都可以较好地解决。若建筑内设有自动喷水灭火设备，每层最大允许防火分区面积还可以增加l倍。

1、自动喷水灭火与防火分区

既然《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)规定，设自动喷水灭火装置的建筑，每层最大防火分区面积允许增加1倍。

2、防火带与防火分区

建筑内由于某种生产工艺边连续性的要求，无法设防火墙，可改设防火带。在有可燃构件的建筑中划出一段区域，将这个区域内的构件全部改用不燃性材料，并采取措施阴挡防火带一侧的烟火不会流窜至另一侧，从而直到防火分隔的作用。对防火带必须做到：1)防火带中的屋顶结构应用不燃性材料，其宽度不应小于6m，并高出相邻屋脊0．7m。2)防火带最好设在建筑内的通道部位，以得火灾时的安全疏散和扑救工作。3)防火带内不得堆放可燃物。 此法在实际实施过程中，从管理上不好控制防火带内无可燃物。并且在设计时对工艺布置限制大，影响工艺布置。 所以此方法实施有一定的难度。

3、独立水幕与防火分区

水幕可以起防火墙的作用，用独立水幕作防火分隔，是一个非常好的方案。防火水幕带宜采用喷雾型喷头，也可采用雨淋式水幕喷头。水幕喷头的排列不应少于3排，防火水幕带形成的水幕宽度不宜小于5m，流量2L／(s-m)。这种分隔方式灵活，不像防火墙要把车间截断，也没有大跨度防火卷帘的麻烦，理论上多大跨度都可以。在正常生产时，就好象它不存在，一旦有火灾需要防火分隔时，它可以立即实现有效分隔。 但独立水幕作防火分隔也不是完美解决方案：1)需水量大。2)建筑内发生火灾开始往往是局部的，只需几个灭火器就能解决问题，可此时若启动水幕，会对生产设备造成破坏，由此造成的损失比局部火灾的损失更大。因此需严格控制水幕的启动时机，防止误动，所以设计时采用人工手动启动更合适。3)有效维护麻烦，无法试水检验水幕系统的可靠性。

三、总结

综上所述，耐火保护和防火分区是轻钢结构保护的最适合的方法，但各方法也都有不如意的地方。无论采用何种方法，我们都应该贯彻“预防为主、防消结合”的方针，让火灾消灭在初期阶段。我们仍需在设计中不断探索，以便找出更好的方案。

参考文献：

[1]钢结构防火涂料应用技术规范.公安部四川消防科学研究所.

[2]建筑钢结构防火技术规范.中国计划出版社,2006.

钢结构范文第4篇

现在，钢以一种或者形式逐渐成为全球应用最广泛的建筑材料。对于建筑构架，除了很特殊的工程之外，钢材几乎已经完全取代了木材，总的来说，对于桥梁和结构骨架，钢也逐渐代替了铸铁和炼铁。

最为现代最重要的建筑材料，钢是在19世纪被引入到建筑中的，钢实质上是铁和少量碳的合金，一直要通过费力的过程被制造，所以那时的钢仅仅被用在一些特殊用途，例如制造剑刃。1856年贝塞麦炼钢发发明以来，刚才能以低价大量获得。刚最显著的特点就是它的抗拉强度，也就是说，当作用在刚上的荷载小于其抗拉强度荷载时，刚不会失去它的强度，正如我们所看到的，而该荷载足以将其他材料都拉断。新的合金又进一步加强了钢的强度，与此同时，也消除了一些它的缺陷，比如疲劳破坏。

钢作为建筑材料有很多优点。在结构中使用的钢材成为低碳钢。与铸铁相比，它更有弹性。除非达到弹性极限，一旦巴赫在曲调，它就会恢复原状。即使荷载超出弹性和在很多，低碳钢也只是屈服，而不会直接断裂。然而铸铁虽然强度较高，却非常脆，如果超负荷，就会没有征兆的突然断裂。钢在拉力（拉伸）和压力作用下同样具有高强度这是钢优于以前其他结构金属以及砌砖工程、砖石结构、混凝土或木材等建筑材料的优点，这些材料虽然抗压，但却不抗拉。因此，钢筋被用于制造钢筋混凝土——混凝土抵抗压力，钢筋抵抗拉力。

在钢筋框架建筑中，用来支撑楼板和墙的水平梁也是靠竖向钢柱支撑，通常叫做支柱，除了最底层的楼板是靠地基支撑以外，整个结构的负荷都是通过支柱传送到地基上。平屋面的构造方式和楼板相同，而坡屋顶是靠中空的钢制个构架，又成为三角形桁架，或者钢制斜掾支撑。

一座建筑物的钢构架设计是从屋顶向下进行的。所有的荷载，不管是恒荷载还是活荷载（包括风荷载），都要按照连续水平面进行计算，直到每一根柱的荷载确定下来，并相应的对基础进行设计。利用这些信息，结构设计师算出整个结构需要的钢构件的规格、形状，以及连接细节。对于屋顶桁架和格构梁，设计师利用“三角剖分”的方法，因为三角形是唯一的固有刚度的结构。因此，格构框架几乎都是有一系列三角形组成。 钢结构可以分成三大类：一是框架结构。其构件包括抗拉构件、梁构件、柱构件，以及压弯构件；二是壳体结构。其中主要是轴向应力；三是悬挂结构。其中轴向拉应力是最主要的受力体系。

网架结构 这是刚结构最典型的一种。多层建筑通常包括梁和柱，一般是刚性连接或是简单的通过沿着提供稳定性的斜向支撑方向在端部连接。尽管多层建筑是三维的，但通常某个方向即某一维度要比其他维度刚度更大，所以，其有理由被当做是一系列的平面框架。然而，如果一个框架中某一平面上的构建的特性可以影响其他平面的特性，这个框架就必须当做一个三维框架来考虑。

网壳结构 在这类结构中，壳体除了参与传递荷载外，还有其他实用功能。许多壳体结构中，框架结构也会与壳体一起组合使用。再强和平屋顶上“外壳”构件也和框架结构一起承担压力。

悬挂结构 在悬挂结构中，张拉索是主要的受力构件。屋面也可以有索支撑。这种形式的结构主要是吊桥。这种结构的子系统，是有框架结构组成，就像加劲桁架支撑索桥。由于这种张拉构建能够最有效的承担荷载，结构中的这种设计理念被越来越广泛的应用。

很多不寻常的结构，是由框架、壳体以及悬挂结构的不同组合形式建造。

在美国，钢结构的设计主要依据是美国钢结构协会颁布的规范。这些规范是很多学者和一线工程师的经验所得。这些研究成果被综合处理成一套既安全又经济的设计理念的设计程序。设计过程中数字计算机的出现促使更加精妙可行的设计规则产生。

规范包括一系列保证安全性的规则，尽管如此，设计者必须理解规则的适用性，否则，很可能导致荒谬的、非常不经济的、有时甚至是不安全的设计结果。

建筑规则有时等同于规范。这些规则涉及所有有关安全性的方面，例如结构设计、建筑细节、防火、暖气和空调、管路系统、卫生系统以及照明系统。

结构和结构构件必须具有足够的强度、刚度、韧性，以在结构的使用中充分发挥其功能。设计必须提供足够的强度储备，以承当使用期间的荷载，也就是说，建筑物不需承担可能的超负荷。改变某一结构原来的使用用途，或者由于在结构分析中采用了过度简化的方法而低估了荷载作用，以及施工程序的变更会造成结构的超载。即使在允许范围内，构建尺寸的偏差也可导致某个构件低于他所计算的强度。

不管采用哪些设计原理，结构设计必须提供足够的安全性。必需预防超负荷和强度的不足情况。在过去的三十年里，如何保证设计安全性的研究一直在继续。使用各种不同的概率方法来研究构件、连接件或者系统的失效可能性。

此外，由于结构钢构件相当高的造价，与人工安装费用相比，材料采购成本是巨大的。与其他总承包合同中所涉及的混凝土工程、砌筑工程以及土木工程不同，与人工安

装费用相比，钢构件的材料成本是相当大的。

随着钢结构建筑的发展，钢结构住宅建筑技术也必将不断的成熟，大量的适合钢结构住宅的新材料也将不断的涌现，同时，钢结构行业建筑规范、建筑的标准也将随之逐渐完善。相信不久的将来，钢结构住宅必然会给住宅产业和建筑行业带来一声深层次的革命，钢结构的应用前景广阔！

英文翻译：

Steel Structure

Steel in one form or another is now probably the most widely used material in the world for building construction. For the framings it has almost entirely replaced timber, except for rather special work, and it has superseded its immediate predecessors, cast iron and wrought iron, for pidges and structural frameworks in general.

Steel , the most important construction material of modern times, was introduced in the nineteenth century. Steel, basically an alloy of iron and a small amount of carbon, had been mad up to that time by a laborious process that restricted it to such special uses as sword blades. After the invention of the Bessemer process in 1856, steel was available in large

quantities at low prices. The enormous advantage of steel is its tensile strength; that is, it dose not lose its strength when it is under a calculated degree of tension, a force which, as we have seen, tends to pull apart many materials. New alloys have further increased the strength of steel and eliminated some of its problems, such as fatigue.

Steel has great advantages for buildings. The steel normally used for structures is known as mild steel; compared with cast iron it is resilient and, up to a point known as the “elastic limit” it will recover its initial shape when the load on it is removed. Even if its loading is increased by considerable margin beyond the elastic limit, it will bend and will stay bent without peaking; whereas cast iron, though strong, is notoriously pittle and, if overloaded, will peak suddenly without warning. Steel is also equally strong in both tension (stretching) and compression, which gives it an advantage over the earlier structural metals and over other building materials such as pickwork, masonry, concrete, or timber, which are strong in compression but weak in tension. It is for this reason that steel rods are used in reinforced

concrete—the concrete resisting all compressive stresses while the steel rods take up all the tensile (stretching) forces.

In steel-framed building, the horizontal girders which carry the floors and walls are

themselves supported on vertical steel posts,

Known as “stanchions” , which transfer the whole load of a building down to the

foundations, except for the lowest floor which rests on the ground itself. A flat roof is framed in the same way as a floor. A sloping roof is carried on open steel lattice frames called roof trusses or on steel sloping rafters.

The steel framework of a building is designed from the roof downwards, all the loading, both “dead” and “live” (including wind forces) , being calculated at successive levels until the total weight carried by each stanchion is determined and the foundations designed accordingly. Whih this information the structural designer calculated the sizes and shapes of the steel parts needed in the whole structure, as wall as details of all the connexions. For roof trusses and lattice girders, he uses the method of “triangulation” because a triangle is the only open frame which is inherently rigid. Therefore, lattice frameworks are nearly always built up from a series of triangles.

Steel structures may be divided into three general categories: (a) framed structures,

where elements may consist of tension member, columns, beams, and members under

combined bending and axial load; (b) shell-type structures, where axial stresses predominate; and (c) suspension-type structures, where axial tension predominates the principal support system.

Framed Structures Most typical building construction is in this category. The

multistory building usually consists of beams and columns, either rigidly connected or having simple end connections along with diagonal pacing to provide stability. Even though a multistory building is three-dimensional, it usually is designed to be much stiffer in one direction than the other; thus it may reasonably be treated as a series of plane frames.

However, if the framing is such that behavior of the members in one plane substantially influences the behavior in another plane, the frame must be treated as a three-dimensional

space frame.

Shell-Type Structures In this type of structure the shell serves a use function in

addition to participation in carrying loads. On many shell-type structure, a framed structure may be used in conjunction with the shell. On walls and flat roofs the “skin” elements may be in compression while they act together with a framework.

Suspension-Type Structure In the suspension-type structure tension cables are major supporting elements. A roof may be cable-supported. Probably the most common structure of this type is the suspension pidge. Usually a suspension pidge. Since the tension element is the most efficient way of carrying load, structures utilizing this concept are increasingly being used.

Many unusual structure utilizing various combinations of framed, shell-type, and

suspension-type structure have been built.

Structural steel design of buildings in the USA is principally is principally based on the specifications of the American Institute of Steel Construction (AISC), The AISC

Specifications are the result of the combined judgment of researchers and practicing engineers. The research efforts have been synthesized into practical design procedures to provide a safe, economical structure. The advent of the digital computer in design practice has made feasible more elaborate design rules.

A lot of unusual structure, is made up of frame, shell and different combination forms of hanging structure.

In the United States, the design of steel structure is mainly on the basis of regulations

promulgated by the American association of steel structure. These specifications are a lot of scholars and a line engineer experience. The results of this study was comprehensive

processing into a set of safe and economic design idea of design program. The design process of the digital computer prompted a more sophisticated feasible design rules.

Specification includes a series of security rules, in spite of this, the designer must

understand the applicability of the rules, otherwise, is likely to lead to absurd, very

uneconomical, sometimes even unsafe design result.

Building rules sometimes equated with specification. These regulations cover all aspects relating to the safety, such as structure design, architectural details, fire protection, heating and air-conditioning, piping system, health systems, and lighting systems.

Structure and structural components must have sufficient strength, stiffness, toughness, in order to give full play to its functions in the use of the structure. Reserves of design must

provide sufficient strength to bear the load during use, that is to say, the buildings do not need to bear the possible overload. Change a structure of the original purpose, or because of excessive simplified method was adopted in the structural analysis and underestimated the load, as well as the construction process of change will cause the overload of the structure. Even within the scope of the permit, building size of the deviation can also lead to a

component is lower than the strength he calculates.

No matter what design principle, structure design must provide adequate security. The lack of necessary to prevent overload and intensity. Over the past 30 years, the research of how to ensure the safety design has continued. Use a variety of different probability method to study the components, fittings or system failure probability.

In addition, due to structural steel components are very high cost, compared with the cost of installation of artificial, material procurement cost is huge. With other involved in the general contract of building project and civil engineering, concrete engineering, compared with the manual installation cost, material cost of steel components are considerable.

With the development of steel structure, steel structure residential construction

technology will also continue to mature, a lot of new materials will also be suitable for steel structure housing constantly emerging, at the same time, construction specifications,

钢结构范文第5篇

关键词：高层钢结构 住宅结构 钢框架 交错桁架 维护体系

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：

1、高层钢结构住宅结构体系的特点

和传统的结构比较，高层钢结构住宅体系具有如下特点：首先具有优越的抗震性能和较高的承载强度。相同大小的荷载作用时，高层钢结构构件具有最小的截面，而截面大小相同时，钢结构构件能承受最大的承载力。在一些抗震设防地区，钢结构体系相比钢筋混凝土体系具有延性好、强度高、塑性变形能力强、自重轻和耗能能力强等一些优点，抗震性能也较为优良，因此使得住宅的可靠安全性大大提高。其次，高层钢结构体系能够进行功能区间的合理布置。传统的住宅结构体系因为材料特点的限制，空间布置也受到了限制，而高强度的钢材所做成的钢结构体系重量较轻，能够形成复杂的大跨度结构，从而在施工中建筑师可以灵活的进行隔断，使得住宅内的空间布置较为自由。接着，钢结构体系的具有较大的有效使用面积。在相同柱距的前提下，钢结构住宅体系因为具有跨度大、刚度大、强度高等特点，梁柱截面的面积较小，因而在建筑总面积中钢结构体系所占用的面积较小，因此建筑的有效使用面积相应增加。最后，钢结构具有较小的自重和较低的综合造价。钢结构较小的重量使得吊装和运输费用大大降低，相应的基础负载也大大减少，从而使得工程造价中的基础造价大幅度降低。钢结构同时具有较短的施工周期和较快的施工速度，使得模板费用和人工费等相应减少。另外，钢结构住宅体系具有良好的节能效果，传统的粘土砖被新型的标准化节能预制墙板所替代，因此钢结构建筑具有较好的保温性能。

2、高层钢结构住宅结构体系分析

2.1 钢框架住宅结构体系

钢框架住宅结构体系是高层钢结构住宅体系中最常见的一种，通常状况下，梁柱的节点使用刚接，水平荷载和竖向荷载的承受通过梁柱受弯来实现。钢结构纯框架体系最为简单，它除了具有较好的延性以外，抗震性能也是最强。钢框架住宅结构体系受力明确，能够灵活使用，具有较快的施工速度和简单的安装制作程序，但是为了承受侧向力，梁柱截面的面积一般较大。同时，钢框架住宅结构体系能够灵活的进行平面布置，体系各部分的刚度较为均匀，结构自重轻且不会有集中应力产生，与其他形式的结构也容易结合。另一方面，由于钢框架住宅结构体系中，梁和柱的组合是最主要的受力构件，在水平荷载作用时，梁和柱子会产生弯矩和剪力，从而使得梁柱出现变形。对每一个楼层，柱子上端和下端的剪切与弯曲变形会导致与杆轴相垂直的位移，从而造成框架产生位移。因此框架抵抗侧力的强弱由梁柱的刚度及受弯能力决定，应该适当增加梁柱的截面面积。但是如果梁柱的截面面积太大，会对住宅内的活动空间和家具布置产生影响。同时节点应该进行半刚接或者刚接，但这样做会让节点的构造比较复杂，由于属于单一的侧力抵抗结构体系，若发生地震，会造成较严重的破坏，1995年的日本阪神地震就能说明。

2.2 交错桁架住宅结构体系

在交错桁架住宅结构体系中，桁架之中的杆件所受力为轴力，能够较为充分的进行材料性能的利用，从而节省钢材。桁架结构体系具有较多的腹杆，在住宅结构中使用时会对室内美观和空间利用造成影响，所以需要巧妙利用，因此产生了交错桁架住宅结构体系。它由钢结构住宅结构体系演变而成，在力学特性和建筑功能上都由于钢框架住宅结构体系，一般由钢桁架、平面、柱子和楼面板构成。交错桁架住宅结构体系在建筑布置方面优越性较大，在房屋周围可以布置柱子，而中间没有柱子，在相邻柱子的上层和下层进行桁架的交错布置，桁架的高度和层高相同。在桁架的上弦来搁置楼板的一端，相邻桁架的下弦来布置楼板的另一端。因为中间没有柱子，桁架布置在两开间，所以此种结构非常适合旅馆和住宅单元的布置要求。交错桁架结构体系主要利用楼板来将水平力传递到桁架的斜腹杆，最终利用落地桁架的底层支撑或斜腹杆来讲水平力传到基础。柱子一般承受轴力，作用在它上面的弯矩和剪力比较小。该体系是一种高效、实用和经济的的结构体系，对于提高高层钢结构住宅结构体系的抗震性能具有重大作用。

2.3 钢框架核心筒住宅结构体系

钢框架核心筒住宅结构体系是通过电梯间或卫生间来形成混凝土核心筒，而且四周封闭，然后和热轧H型钢框架一起形成组合结构。一般将小刚柱配置在筒体角部从而使得延性增加且安装方便。此结构核心筒具有较强的抗侧移强度，受力分工明确，一般承受水平荷载。竖向荷载由钢框架承担，如此能够使得钢结构的截面尺寸大大减小。因为核心筒是现浇的，卫生间具有较好的防水性能，能够防止因为施工不当而产生的渗水导致的钢构件锈蚀。核心筒住宅结构通过滑膜来施工，施工速度快慢在混凝土结构和纯钢结构之间。钢框架核心筒住宅结构体系具有和钢筋混凝土中的框剪体系类似的受力特点，在水平力作用时，混凝土的核心筒一般为抗侧力结构体系，在楼板协调变形之后，有较小的水平剪力通过钢框架承受，混凝土核心筒在承受倾覆力矩的同时又将主要的水平剪力承担。因为混凝土核心筒是弯曲性的变形曲线，而钢框架的为剪切型，所以，在楼面协调变形之后，水平剪力在钢框架的顶部大于下部。此类结构体系在发生地震时，墙体会出现裂缝，侧向刚度快速减小，使得钢框架所承受的水平剪力和倾覆力矩大于弹性阶段。因此在设计过程中，要将钢框架核心筒结构在弹性阶段的水平剪力增加。

2.4 高层钢结构住宅维护体系

高层钢结构住宅结构维护体系中，墙体材料一般用于解决防火、隔热、隔声、防渗漏等问题，如今使用的墙体材料一般采用加气轻质混凝土砌块。为了发挥高层钢结构住宅维护体系的优点，使得结构自重减轻，外墙体主要使用复合轻质墙板，通过外挂式来连接梁柱，如果住宅在六层以下，那么也能采用加气内嵌式混凝土砌块。外墙板具有较为复杂的功能，需要具有隔热、隔声、防火、防水、强度高、美化和保温作用，一般分为不承重、承自重和承重三种。在高层钢结构住宅结构体系中，一般使用不承重结构。内墙板根据作用有户内隔墙和分户墙两种，分户墙相比户内隔墙具有较好的防盗、抗冲和隔音功能。内墙材料主要用加气混凝土砌块，纤维石膏板、纸面石膏板和纸面稻草板也有时采用。高层钢结构住宅维护结构体系的受力包括竖向板的自重和风振作用所产生的水平力。与钢筋混凝土结构相比，高层钢结构的特点是水平力作用时，水平变形较大，因此维护结构所使用的材料应该具有足够的变形能力和抵抗荷载强度。在作用有风荷载时 ，门窗洞口处的结构维护是处理的重点，如果处理不好会导致渗漏和开裂，因此洞口板的维护应该要特别注意。

3、结语

住宅结构的建设时国民经济进步和人民日常生活的需要，高层钢结构住宅结构体系的使用，对于促进住宅建设、满足人们对住宅品质和住宅数量的需要、降低土地资源的浪费以及促进建筑行业在未来的可持续发展意义重大。本文在对高层钢结构住宅结构体系的特点进行研究的基础上，主要阐述了四种高层钢结构体系。

参考文献

[1]颜宏亮，马林.墙体改革与轻钢住宅体系的发展，《住宅科技》，2001.8.