時間：2022-03-21 17:17:49
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇建筑鋼結構論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1.工程概況
本工程由兩組L型組合體塊組成，建筑層數為地下2層、地上32層，建筑高度地上99.85m。本工程主體結構類型為：H型、箱型及箱型與U型組合鋼柱等（見圖1），使用鋼材主要為Q390GJD—Z25，鋼板厚度為70～95mm。
2.工程焊接難點
本工程構件結構形式比較簡單，涉及的焊接接頭形式主要有對接、角接和角接與對接組合接頭。由于鋼板厚度較大，故選材上采用低合金高強鋼，其屈服強度為390MPa。針對構件類型，焊接時存在如下幾方面的難點：①防止正火鋼熱影響區脆化。②厚板焊接變形控制。③防止母材層狀撕裂。
3.厚板高強鋼焊接技術
（1）高強鋼焊接性分析該鋼種屬于高強度正火鋼，具有良好的綜合力學性能和加工工藝性能。其化學成分、力學性能如表1、表2所示。（2）焊接工藝技術第一，焊材的合理選擇。根據國家規范GB50661—2011中對焊接材料的推薦使用標準，同時結合焊接工藝性能、焊接材料等強匹配原則，以及不同焊接工藝環境下焊材使用后對母材影響程度來進行選用（見表3）。第二，坡口的制定。由于厚板焊接工程量大、難度高，若采用窄而深的小坡口進行焊接，則不僅焊縫成形系數偏小，影響一次結晶，容易產生區域偏析，而且在拘束應力大的前提下進而導致焊接熱裂紋的產生；若采用大坡口進行焊接，則不僅焊接量大大增加，而且焊縫的焊接殘余應力也會隨之增加，這對鋼結構體系初始應力的控制極其不利，同時也影響工程工期。考慮到厚板焊接接頭填充量、焊接質量及焊接殘余應力等方面的影響，同時，為便于CO2焊槍在焊接過程中能適當地擺動，采用坡口角度適中，且便于正常情況下焊接的窄間隙焊接（NGW）坡口（見圖2）。第三，焊接組合新工藝。為了實現高質量、高效率的厚板窄間隙焊接，需解決窄而深的坡口內側壁焊接熔合質量、焊接飛濺聚集、工藝參數穩定性及焊接操作的可靠性等問題，避免坡口內焊縫金屬的一次結晶產生區域偏析，進而產生熱裂紋。鑒于上述原因，提出如下焊接工藝方法：打底焊：采用改造型噴嘴的實芯CO2氣體保護焊（見圖3）。該方法首先可以保證窄間隙坡口環境下的順利焊接，此外，利用GMAW的高效及熔深相對較大的優點，可提高焊接質量和效率。填充焊：采用雙弧雙絲自動氣體保護焊接：一方面可以利用其熔嘴的優勢取代了埋弧焊機頭熔嘴無法進行窄而深的焊接，另一方面其焊接效率較手工焊有大幅度提高，同時保證焊縫質量。蓋面焊：采用雙絲埋弧焊接。主要是提高焊接效率，保證焊縫的表面質量。第四，焊接工藝措施。多層多道錯位焊接技術：多層多道焊及合理的焊接參數可減小焊接熱輸入，從而有效控制焊接變形和焊接應力。在多層多道焊接技術的基礎上，加入焊接接頭每一道焊道錯位連接，即：接頭不在一個平面內，通常錯位50mm以上。這種技術其顯著優點就是上一層焊道對下一層進行了有效的熱處理，特別適合于高強鋼厚板的焊接。在應用時，可以消除焊接冶金過程中柱狀晶并使晶粒細化。同時，對焊接接頭的應力應變控制也相當有利，能夠提高焊接接頭的綜合性能。道間溫度控制：根據國家標準GB50661—2011要求，在焊接過程中，最低道間溫度控制在不低于預熱溫度。道間溫度應在焊縫金屬或相鄰的母材金屬處測得，測量時間選擇在電弧經過之前的焊接區域內瞬時測得。由于焊縫較長，未能焊到的地方應采取保溫措施。防止溫度降低過快，如果焊接區域溫度過低，應重新加熱。后熱與消氫處理：為了加速焊接接頭中氫的擴散逸出，防止焊接冷裂紋的產生，焊后及時后熱及消氫處理是防止焊接冷裂紋的有效措施之一。特別是對于氫致裂紋敏感性較強的厚板焊接接頭，采用這一工藝不僅可以降低預熱溫度，減輕焊工勞動強度，而且還可以采用較低的焊接熱輸入，使焊接接頭獲得良好的綜合力學性能。焊縫錘擊消應力措施：焊縫錘擊焊接過程中，在熱狀態下使用帶有小圓弧面的錘子錘擊焊縫金屬，使焊縫得到延展，從而減小焊件的殘余收縮應力。錘擊應均勻、適度，避免因錘擊過分而產生裂紋。當焊縫溫度＜300℃時，錘擊力不宜過大；在100℃以下時，禁止錘擊。
4.結語
以上各項工藝技術措施和方法經過本工程的實踐應用，在厚板箱形構件焊接中明顯提高了焊縫的質量，取得了良好的效果。本工程中厚板焊接工藝的成功應用，為國內同類工程厚板焊接技術積累了寶貴的經驗。
作者:張發榮 何志濤 姜殿忠 程登 單位:湖北精工鋼結構有限公司
關鍵詞：建筑鋼結構；關鍵技術；安裝質量
中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：
1引言
結構鋼建筑具有自重輕、施工速度快、強度高、抗震性好、環保等多項優點，是目前國內重點推廣的項目之一。在利用鋼結構建筑進行高層建筑建設過程中，合理確定鋼結構建筑的安裝施工順序、盡量采取合理的安裝措施來控制安裝質量是保證整個建筑施工質量的關鍵。下面筆者就先結合建筑鋼結構自身特點開始本次論文的分析。
2建筑鋼結構的特點
2.1鋼結構材質均勻
從機械功能的角度來看，剛才自身材質符合力學假定條件。同時因為鋼材內部結構近乎同向，因此在受外界環境作用時，其所受波動范圍相對較小，只要其所承受的應力在其可承受能力范圍內都具備很好的彈性。另外其實際受力狀態和利用工程力學計算出的結果是相近的，更容易進行選材。因為說鋼材的材質相較于其他材料更好。
2.2鋼材的塑性和韌性相對較好
鋼材的塑性和韌性都不錯，一般的壓力環境不會引起鋼材的斷裂或損傷，因此選擇鋼材作為建筑材料即使遇到超載情況，鋼材也能夠及時分配建筑內部各部分作用力，從而達到建筑各部分應變力的平衡，而不會引起建筑自身的損害。另外因為鋼材自身適應載荷能力強，因此即使遇到強震，鋼材也能夠保持很好的整體性，不會致使建筑物坍塌。實踐經驗證明，鋼材作為建筑材料具備其他材質建筑材料所沒有的抗震能力。
2.3鋼材自重輕且強度高
眾所周知，鋼材具有很高的強度，且和一般的建筑材料鋼筋混凝土結構相比，鋼結構建筑的豎向構件截面積更小，這樣就大大增加了建筑的可使用面積。且鋼材料自身自重相對較輕，在同樣高度的建筑物中，同樣高度的鋼結構的重量僅有鋼筋混凝土的一半。此時建筑內部的設計內力相對較小，所以即使遇到地震等外力，建筑物也具備較高的抗震穩定性。且鋼結構材料的施工造價成本大大低于鋼筋混凝土材料。
3建筑鋼結構安裝過程中的關鍵技術
3.1普通單層鋼的結構安裝技術
安裝普通單層鋼時應注意以下幾個方面：（1）要遵循規定的構件吊裝順序。吊裝平面構件時需考慮到該類構件主要是為了形成建筑空間結構體系的穩定性；在實際施工過程中應先吊裝豎向構件其次才考慮平面構件。而在吊裝豎向構件時，首先應吊裝柱，其次才是吊車梁，再者是制動桁架最后才是托架；（2）標準樣本間的安裝。安裝時柱和柱之間已形成排架，因此實際施工中最好選擇柱間間隙較大的鋼柱。施工中必須將安裝系統誤差降至最低，且不能超出規定的誤差范圍，通常只要制作孔位合適，不僅安裝效率高且安裝誤差也會相對較小。
3.2多高層建筑結構的安裝
多高層建筑結構的安裝需注意以下幾個方面：（1）總平面體系規劃設計。該種規劃設計必須全面考慮到建筑施工中起重機的布置、排水系統的布置、縱橫軸線尺寸的選擇；機械開行路線等多個因素。因為這些因素都決定著高層建筑的最終結構體系；（2）鋼框架吊裝的基本順序。建筑工程中的鋼構件多為豎向結構鋼柱體，一般施工條件下一節2—4層即可。另外在實際施工中還需考慮到吊塔爬升過程中工程對吊塔框架穩定性及吊裝進度的要求。若是進行流水段施工作業劃分，還需先組成標準的框架體系結構然后再進行流水作業段的劃分。
4建筑鋼結構安裝過程中需要注意的質量控制要點
4.1鋼結構件制造過程中重點工序的控制
建筑鋼結構制作過程中需要進行一下幾項重點工序控制：（1）鋼結構的組裝工藝。鋼結構的組裝工藝需考慮每個組裝零件的尺寸精度，另外鋼結構的組裝工藝對工裝精度的要求相對較高，因此在組裝時需看準圖紙，編制最合理、切實實際的組裝工藝同時在組裝過程中經常對工裝精度進行檢查；（2）鋼結構的焊接技術。進行鋼結構焊接時，要確實施工焊接在焊接前能夠制定一套完善的焊接工藝指導書來對施工中的焊材、焊劑和配套氣體進行嚴格選材。同時焊接易變形構件時可以通過嚴格控制溫度的方法來進行焊接矯正。施工中若用到焊條、焊劑和粉芯焊絲，需在使用前嚴格按照說明書或相關工藝文件進行烘干。若施工中某鋼種首次接受焊接，需進行焊接工藝評定同時制定對應的焊接工藝。為了減少焊接過程中焊接對焊材造成的壓力，需對鋼材需要焊接的部位進行預熱處理，同時在焊接過程中確保焊材能夠隨時進行加熱處理，從而保證實際操作中能夠一次性焊接一條焊縫。焊接完成后，還需依據相關標準對焊材進行后熱處理。
4.2建筑鋼結構緊固件連接的質量控制
建筑鋼結構緊固件連接的質量控制可以從以下幾個方面進行考慮：（1）首先連接件本身的質量要符合國家標準，為了確保連接件的質量，需在實際安裝之前對連接件進行高強性的螺栓摩擦面的抗滑移系數實驗，在此基礎上對螺栓的出場證明、螺栓批號等進行仔細檢查，符合要求才可使用；（2）利用剛強性螺栓連接鋼結構體時需確保摩擦面的加工質量，盡量減少摩擦面的污染和銹蝕，只有這樣才能夠保證摩擦面的抗滑移系數；（3）安裝高強性螺栓時必須是自由穿入，不能通過敲打和擴張的方式進行螺栓固定。
5結語
鋼結構施工在我國仍然處于起步階段，但是隨著經濟的發展以及城市化進程的加快，鋼構件建筑材料的性能優勢必將顯現出來，而其在高層建筑中的應用范圍也會越來越廣泛。在利用鋼結構進行建筑施工時，我們應當加強施工控制管理，做好施工的進度管理和質量管理。同時及時總結鋼結構建筑施工中鋼結構材料應用的關鍵技術同時對如何保證建筑鋼結構的質量進行深層分析，只有這樣才能夠確保鋼結構工作的施工質量，保證建筑施工最終質量。
參考文獻：
[1]陳海濤．建筑鋼結構安裝技術及質量控制要點 中國新技術產品．2013．（11）．
【關鍵詞】鋼結構，建筑，發展
目前國內外的建筑結構主要是混凝土結構和鋼結構，混凝土結構目前在我國應用較多，而鋼結構的應用沒有混凝土那樣的普遍，但其發展具有很大的潛力。由于混凝土結構有很多缺點，和科技的進步和環保意識的提高，鋼結構得到了很大的發展。
一、選題背景
近數十年來，前蘇聯、美國、日本三個國家一直是世界上鋼產量居前三位的國家，其鋼產量輪流位居世界第一位。因此，這幾個國家的建筑鋼結構建設事業蓬勃發展。而在同一時期，我國在這方面的發展則比較緩慢，水平也相對落后。近幾年來，隨著我國改革開放政策的實行和推進，我國的經濟建設工作取得了突飛猛進的進展。在此期間，我國的鋼產量一躍成為世界第一位。1996年，我國鋼產量首次突破億噸大關；1998年我國鋼產量已達11434萬t，而且每年增產300萬t.鋼產量的增長為發展我國建筑鋼結構建設事業創造了極好的時機。同時，鋼結構在我國發展迅速，應用擴大、用量增大，涌現出一大批優秀鋼結構設計人員，設計軟件和科研成果不斷開發，修訂了鋼結構設計、施工、質量驗收規范，編寫技術規程、設計圖集90多本，出版了大量鋼結構專業教材，論文著作和應用手冊。鋼結構設計規范修訂已經啟動，鋼材單設一章，鋼材產品標準修訂基本完成。一大批有實力的鋼結構安裝企業承擔了國內重點大型鋼結構工程安裝，新技術、新工藝、新設備層出不窮，其施工安裝水平達到了國際先進水平。鋼結構配套產品齊全。2007年10月經科技部批準成立的“國家鋼結構工程技術研究中心”在中冶集團建筑研究總院成立。2008年6月上海同濟大學成立建筑鋼結構教育部工程研究中心。根據協會這幾年陸續統計出來的數據顯示，近幾年鋼結構消耗鋼材的總量，2000年為850萬噸，今年應該在2300萬噸左右，到2010年達到2600萬噸，占鋼材產量從現在的4.28%，發展到2010年達到5.5%。這充分說明我們鋼結構行業有很大的發展空間，發展的情況基本上還比較正常。
二、鋼結構的定義
鋼結構是把鋼板、圓鋼、鋼管、鋼索及各種型鋼等鋼材加工、連接、安裝組成的工程結鋼結構需要承受各種可能的自然和人為環境的作用，是具有足夠可靠性和良好社會經濟的工程結構物和構筑物。由于鋼材可以回收冶煉而重復利用，所以鋼結構是一種節能環保型、可循環使用的建構，符合經濟持續健康發展的要求。除了在高層建筑、大型廠房、大跨度空間結構、輕鋼結住宅建筑中大量采用鋼結構外，各部門中也大量采用鋼結構，如公路鐵路橋梁、火電主廠義鍋爐鋼架、輸變電鐵塔、廣播電視通信塔、海洋石油平臺、核電站、風力發電、水利建設、地礎鋼板樁等。城市建設需要大量的鋼結構，如地鐵、城市輕便鐵路、立交橋、環保建筑、公施、臨時建筑等。
三、鋼結構發展簡介
從美國、日本、歐洲一些發達國家的經驗看，建筑業即將成為鋼材的主要市場。而目前我國與之相比還有差距。因此我國的高層建筑鋼材到目前為止還都從國外進口，特別是大于50mm的厚鋼板，國產產品的Z向性能尚達不到要求。國外不僅鋼板厚度較大，而且可以滿足各種性能要求。如日本已經能夠生產的100mm的厚鋼板，具有以下類型： ①有高強度低預熱型（以前預熱75℃，現在預熱50℃）的厚鋼板590N/mm2級（HT590級）；②抗地震的厚鋼板，主要有低屈服比高強度鋼材（HT590～HT780級）和低屈服點鋼板，這種鋼材日本重點生產，用于次要結構上，當地震時這種材料先屈服，保證主要 結構減少地震損失；③防火厚鋼板。有400N/mm2及490N/mm2，當其在600℃ 時屈服強度還能達到常溫下的2/3；④裝飾用的奧氏體不銹鋼板及鐵素體不銹鋼板（沿海用，優于前者 ）。目前，國內高層鋼結構鋼材幾乎都從國外進口，工程總承包由國外承擔，制造和安裝則由國內廉價勞動力承包，這種局面應從速扭轉，因為這與我國產鋼大國的地位很不相稱。大跨度鋼結構鋼材不像高層鋼結構那樣突出，但設計方案經常國外中標，這種局面與中央強調建立我們自己的創新體系的號召相距甚遠，應該引起我國建筑界的關注，是水平低還是其它原因，值得我們深思。
四、鋼結構建筑發展前景
我國的鋼結構產業已進入跨越式發展的新階段。鋼結構建筑規模越來越大、跨度越來越大、造型越來越新穎獨特，有很大的發展潛力。以前我國的鋼結構發展緩慢主要是因為鋼結構造價高（畢竟我們是發展中國家）以及鋼材產量有限。今非昔比，鋼結構施工速度快，施工污染小，重量輕，這些優勢讓它成為未來的發展趨勢。鋼結構建筑發展的同時，還推動了新型鋼結構制造業的發展，鋼結構生產規模從幾百萬噸發展到2000萬噸以上。同屬于金屬制造業，對鋼材進行深加工的產品還有焊接鋼管、金屬絲、繩、鉸線及冷彎型鋼，其產量已經超過6000萬噸以上。由此可見，鋼結構建筑行業是一個正在蒸蒸日上、向著更高階段發展的朝陽行業。
五、結論
隨著機電鋼結構是今后發展的一個方向，隨著科技的進步，審美觀念改變必然使得鋼結構建筑不斷的去擴展自身的表達語匯而尋求發展。我們提倡的是拋棄風格，從結構的理性主義出發，從現代和傳統的建筑結構中吸取精華，創造出技術和藝術有機融合的鋼結構精品建筑。我們要分清楚，鋼結構框架是建筑中承重體系和服務部分，它不是建筑使用中的主要部分，鋼結構建筑的設計首先要遵循建筑設計的一般原則，然后才是發揮鋼結構的優勢。
參考文獻：
[1]陳紹蕃，顧強等.鋼結構基礎.北京：中國建筑工業出版社，2007.
[2]夏志斌.鋼結構設計原理.北京：中國建筑工業出版社. [M] 1994.
[3]陳紹蕃.鋼結構設計原理.北京：科學出版社，2005.
[4]張耀春.鋼結構設計原理.北京：高等教育出版社，2004.07.
【關鍵詞】高層鋼框架結構；施工工藝；焊接變形
1引言
高層結構的行業標準《高層民用建筑鋼結構技術規程》雖然已經頒布，但在我國，真正意義上的純鋼結構高層建筑采用的仍較少，普遍采用的是鋼框架-混凝土核心筒結構，雖然其具有造價低、用鋼省等優點，但其應用范圍和技術上還有待進一步研究和完善。而且我國的建筑鋼材存在很大不足，在品種、規格和質量水平上和發達國家還有較大差距。在高層鋼框架結構施工領域，技術水平高、管理能力強的建筑企業很少，鋼框架結構施工成套技術尚處于完善階段。為此，有必要加強對高層框架結構的施工工藝及其焊接變形方面的探討，這也是本論文的研究出發點。
2高層鋼框架結構施工工藝及其變形分析
2.1 鋼框架結構施工特點分析
鋼框架結構施工技術，主要包括鋼柱、鋼梁、樓梯的吊裝、測量校正、連接、壓型鋼板的鋪設等工序，但在鋼結構施工的同時往往要穿插土建、機電等部分的施工。鋼框架結構的施工必須要與土建等其它單位進行密切配合，做到統籌兼顧，才能高效、高質地完成施工任務。其主要特點有：
2.1.1 測量、定位、放線精度要求高。測量、定位、放線是貫穿制作和安裝階段的控制重點。在高層鋼框架結構安裝中，由于體型大，誤差積累將非常顯著，柱子或其它構件微小的偏移會造成上部很大的變位，極大地改變結構的受力，影響設計效果，甚至產生工程事故。
2.1.2 鋼框架結構安裝中，由于鋼材熱脹冷縮現象突出，天氣、溫度等條件影響大，溫度變化會對安裝精度產生較大影響。特別是在鋼構件連接中，焊接和螺栓連接受天氣、溫度影響更大。在焊接技術規程中規定，自然條件不能滿足焊接環境要求時，要采取人工措施給焊接創造條件，比如焊條的預熱、鋼板的預熱加溫等。
2.1.3 鋼結構安裝對起重、運輸等機械的性能要求高。由于鋼構件重量大、體型大，高層鋼框架結構安裝中高空作業多，對吊裝過程中的技術要求高，吊裝中不同工況條件下的施工荷載必須同其自身設計承載力相吻合，鋼構件在運輸、堆放、起吊、就位及安裝過程中，要按事先模擬設計的條件進行。
2.1.4 由于鋼材的特點，決定了鋼框架結構要求防腐、防火嚴格。
2.1.5 高層鋼框架結構安裝工程量大，構件多，現場往往必須設置臨時堆放場地及相應的中轉堆場才能滿足安裝需要。
2.2 鋼框架焊接變形分析
2.2.1 鋼結構變形類型
鋼結構變形類型，可分為總體變形和局部變形兩類。總體變形是指整個結構的外形和尺寸發生變化，局部變形是指結構構件在局部區域出現變形。二者可能單獨出現，但更多地是組合出現。它們都會影響結構的諸多方面，如外觀、剛度和穩定性等，降低承載力，危及結構安全。
2.2.2 鋼結構變形原因
鋼材的初始變形；加工制作中的變形；運輸及安裝過程中產生的變形；使用過程中產生的變形等。
2.2.3 變形控制方法
傳統的經驗方法是制定合理的吊裝、焊接方案等，如采用先內而外的吊裝順序、對稱焊接等，在測量控制上預留變形等，這種籠統地控制方法在一定條件下可以取得較好的效果，但遇到復雜、多變的條件，效果有限。
焊接變形是高層鋼結構框架變形的主要構成因素，但相關的論文分析也多以靜態、局部的分析為主，如針對于某個焊接面或焊接構件的分析，針對建筑鋼框架結構焊接變形的整體分析方法尚未出現。
3 高層鋼框架結構焊接施工工藝及其變形矯正探討
3.1 焊接變形原因分析
鋼結構具有結構性能良好、建設工期短、綠色、環保等優點，所以在工業與民用建筑中廣泛應用。焊接對鋼結構來說是一把雙刃劍，它成就了鋼結構建設的高速度，但是鋼結構在焊接時產生的變形問題，也會極大地影響鋼結構的施工質量。鋼結構在焊接過程中出現變形是不可避免的，但可以通過合理的施工措施來予以控制。
焊接變形產生的主要原因是由于焊接過程中對焊件進行了局部的不均勻加熱，以及隨后的不均勻冷卻作用和結構本身或外加的剛性拘束作用，通過力、溫度和組織等因素的變化，從而在焊接接頭區產生不均勻的收縮變形，焊縫的縱向和橫向縮短是引起各種復雜變形的根本原因。
3.1.1 結構剛度
剛度就是結構抵抗拉伸和彎曲變形的能力，它主要取決于結構的截面形狀及其尺寸大小。如桁架的縱向變形，主要取決于橫截面面積和弦桿截面的尺寸；再如工字型、丁字型或其它形狀截面的彎曲變形，主要取決于截面的抗彎剛度。
3.1.2 焊縫位置和數量
在鋼結構剛性不大時，焊縫在結構中對稱布置，施焊程序合理，則只產生線性縮短；當焊縫布置不對稱時，則還會產生彎曲變形；焊縫截面重心與接頭截面重心在同一位置上時，只要施焊程序合理，則只產生線性縮短；當焊縫截面重心偏離接頭截面重心時，則還會產生角變形。
3.1.3 焊接工藝
焊接電流大，焊條直徑粗，焊接速度慢，都會造成焊接變形大；自動焊接的變形較小，但焊接厚鋼板時，自動焊比手工焊的焊接變形稍大；多層焊時，第一層焊縫收縮量最大，第二、三層焊縫的收縮量則分別為第一層的20%和5%～10%，層數越多焊接變形也越大；斷續焊縫比連續焊縫的收縮量小；對接焊縫的橫向收縮比縱向收縮大2倍～4倍；焊接次序不當或未先焊好分部構件，然后總拼裝焊接，都易產生較大的焊接變形。所以在施工時要制定合理的焊接工藝措施。
3.2 焊接變形矯正措施探討
3.2.1 焊接工藝措施
焊接施工時，應選擇合適的焊接電流、速度、方向、順序，以減少變形。焊接金屬構件時，應先焊短，后焊長；先焊立，后焊平；先焊對接縫，再焊搭接縫，應從中間到兩邊，從里到外焊接。集中的焊縫應采用跳焊法，長焊縫采用分段退步焊和對稱焊接法。
3.3.2 機械矯正法
機械矯正法是利用機械力的作用，以矯正焊接變形，常采用撐直機、壓力機、千斤頂及各種小型機具頂壓矯正構件變形。矯正時，將構件變形部位放在兩支撐之間，對準構件凸出部位緩慢施力，即可矯正變形。
3.3.3 火焰矯正法
采用火焰矯正的原理與焊接變形的原理相同，只是反其道而用之，通過給金屬輸入熱量，使金屬達到塑性狀態，從而產生變形，構件被局部加熱后，依靠加熱區的膨脹與收縮差，使構件按照預定的方向發生變形，從而達到矯正的目的。
3.3.4 剛性固定法
焊接時在平臺上或在重疊的構件上設置夾具固定構件，增加剛性后，再進行焊接，這樣焊接中的加熱和冷卻的收縮變形，被固定夾具等外力所限制，但這種方法只適應塑性較好的低碳結構鋼和低合金結構鋼，不適應中碳鋼和可焊性更差的鋼材，因為焊接應力常使焊件產生裂紋。
4 結語
高層鋼框架結構施工工藝與焊接變形分析的影響因素多而且具有較強的模糊性和不確定性，本論文重點對高層鋼框架結構的焊接施工工藝進行了分析研究，詳細探討了焊接變形的原因及其矯正措施，對于進一步提高鋼材鋼框架結構的施工工藝水平具有較好的理論指導時間。
參考文獻：
[1]日本.渡邊幫夫等著.鋼結構設計與施工[M].北京:中國建筑工業出版社,2000.
關鍵詞：房屋建筑；鋼筋混凝土；框架結構；設計措施
Abstract: according to the author in recent years practice, the housing the advantages of the reinforced concrete frame mainly reflects in: flexible space space, it is light weight, saving material, etc. The article to the housing construction steel reinforced concrete frame structure characteristics, the scope of application, this paper expounds the design principle, the combination of case and discuss the specific construction measures.
Keywords: housing construction; Reinforced concrete; Frame structure; Measures designed
中圖分類號：TU375文獻標識碼： A 文章編號：
0. 概 述
框架結構又統稱為構架式結構。目前，房屋的框架按跨數分有單跨、多跨；按層數可以分有單層、多層；按立面構成可以分有對稱、不對稱；按所用材料分有鋼框架、混凝土框架、膠合木結構框架或鋼與鋼筋混凝土混合框架等。其中最常用的是鋼筋混凝土框架，它包括現澆整體式、裝配式、裝配整體式等。其中這里面的裝配式、裝配整體式混凝土框架和鋼框架適合大規模工業化施工，效率較高，工程質量較好，其余的適合房屋建筑使用。
1. 房屋建筑鋼筋混凝土框架結構特點
根據筆者近年來實踐來看，房屋建筑鋼筋混凝土框架結構的優點主要體現在：空間分隔靈活，它自重輕，節省材料；具有可以較靈活地配合建筑平面布置的優點，利于安排需要較大空間的建筑結構；框架結構的梁、柱構件易于標準化、定型化，便于采用裝配整體式結構，以縮短施工工期；采用現澆混凝土框架時，結構的整體性、剛度較好，設計處理好也能達到較好的抗震效果，而且可以把梁或柱澆注成各種需要的截面形狀。
2. 房屋建筑鋼筋混凝土框架結構應用范圍
根據現在建筑的使用性質來看，房屋建筑鋼筋混凝土框架結構廣泛用于住宅、學校、辦公樓等地方，也有根據需要對混凝土梁或板施加預應力，以適用于較大的跨度；框架鋼結構常用于大跨度的公共建筑、多層工業廠房和一些特殊用途的建筑物中，如劇場、商場、體育館等。但總體來說，現在施工框架結構種類比較多，在選擇起來應靈活多變。
3.房屋建筑鋼筋混凝土框架結構設計原則一般地，房屋建筑鋼筋混凝土框架結構設計應遵循一定的原則，這樣方能確保房屋的建筑質量。
3.1遵循有抗震性能的原則。在結構設計中，對框架結構來說有足夠的承載能力和變形能力是兩個同時需要滿足的條件。不僅要求結構具有足夠的承載能力，還要求其有適當的剛度。房屋建筑結構的使用功能和安全與其側移的大小密切相關，過大的側向變形會使隔墻、維護墻及其飾面材料出現裂縫或損壞。結構分別按考慮5%的偶然偏心和雙向地震力作用的不利情況計算出各結構體系層間位移角，剪力墻結構小于框剪結構，但均小于規范要求，且富裕量較大，說明兩種結構體系滿足剛度要求。
3.2遵循經濟性原則。 在房屋建筑結構體系中，在保障節約資金的情況下確保工程質量是關鍵。根據筆者工作實踐，通過對短肢剪力墻結構、框架一剪力墻結構、大開間剪力墻結構三種鋼筋混凝土住宅結構直接費的計算，發現三種鋼筋混凝土住宅結構單位面積直接費相差不是很多，其中短肢剪力墻結構的單位面積直接費最大，框架一剪力墻結構的單位面積直接費最小，其中短肢剪力墻結構的單位面積直接費比框架一剪力墻結構的單位面積直接費高出12.5%，比大開間剪力墻結構的單位面積直接費高出7.3%，大開間剪力墻結構的單位面積直接費比框架一剪力墻結構的單位面積直接費高出4.9%。
4. 房屋建筑鋼筋混凝土框架結構設計注意事項
房屋建筑鋼筋混凝土框架結構設計是個復雜多變的過程，筆者在此建議在設計中要注意以下幾方面：
4.1抗震設計問題。房屋在抗震設計框架結構設計時，一般不要采用單跨框架。如果不可避免的話，建議可設計為框架-剪力墻結構，多層建筑也可僅在單跨方向設置剪力墻。但是，后者框架結構部分的抗震等級應按框架結構選用，而剪力墻部分的抗震等級應按框架-剪力墻結構選用。
4.2框架結構選擇。在目前的小高層結構體系里比較適合采用框架結構，筆者建議首先盡可能將過于狹長的結構用伸縮縫脫開。如果建筑專業不允許，可通過加大端部開間的抗側剛度達到限制結構扭轉效應的目的。具體可將邊框架的角柱斷面增大，加大框架梁的高度，如條件允許，中間增加框架住，既增加框架的跨數。這些方法可以顯著增加結構的抗扭剛度。
5.房屋建筑鋼筋混凝土框架結構設計措施
根據筆者實踐，結合案例來簡單闡述下這方面的措施。某小區工程為6-8層鋼筋混凝土框架結構體系，按8度抗震設防，場地土類別為Ⅲ類，各建筑單體設計基準期為70年，建筑安全等級為2級，建筑抗震類別為丙類。根據有關要求，柱混凝土強度等級:一～三層為C25,三層以上為C20;樓面為C20,屋面板、為C25密實性混凝土。
5.1計算分析。根據工程建筑要求，在房屋建筑結構設計時要考慮建筑結構的強度、剛度、穩定性三個基本指標。我們一般采用彈性設計方法，即在正常使用情況下，建筑結構構件處于彈性受力狀態中，結構具有較大的剛度，這一點施工人員要做好這方面的計算分析。
5.2防雷主要措施。我們可以采取該工程住宅屋面采用φ12鍍鋅圓做避雷帶，組成不大于20m×20m的網格。所有突出屋面的金屬構件均應與避雷帶可靠焊接。
這其中引下線利用柱內的兩根直徑大于φ16的對角主筋通長焊接作為避雷引下線，上端與避雷帶連接，下端與地梁兩根主筋焊接。
5.3梁、柱節點的設計。我們在房屋設計梁柱節點時，通常出現多根梁交叉在一起的現象，主次梁的負彎矩鋼筋多層也會疊加在一起，這樣會對梁截面截面造成較大的影響。這也是房屋在建時它的成本很難控制的一方面。在此，筆者建議可采取降低次梁底面的標高和降低主梁底面標高的有關措施來加以控制。
5.4變形的分析。一旦結構產生了過度變形，就會產生對之相對應的裂縫。一般來說，結構的過度變形是結構穩定性不足或者剛度不足的標志，它并沒有直接反映出結構強度。導致結構變形的因素有跨度、截面的尺寸、支座的形式、材料的質量和荷載等，結構變形是鑒定房屋安全的重要內容。所以在進行房屋安全鑒定時，需要對房屋的綜合情況進行考慮。
參考文獻
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關鍵詞：鋼結構；抗震；鋼結構彈塑性
中圖分類號：TU391文獻標識碼： A 文章編號：
鋼結構以其強度高、自重輕、抗震性能好、施工速度快、工業化程度高、便于加固、有利于環保等一系列優點，在建筑結構中得到廣泛應用，特別是近年來我國引進的數條熱軋H型鋼生產線為鋼結構的發展提供了基礎，在這種大背景和形勢下，高層、超高層鋼結構的開發推廣就勢在必行。由于鋼結構材質均勻，符合力學假定，與其他結構相比，鋼結構的理論計算結果與試驗結果相差很小，也是鋼結構的特色之一。但是，由于鋼結構與在建筑結構中應用廣泛的鋼筋混凝土結構相比，具有截面輪廓尺寸小、構件細長和板件柔弱的特點。因此，鋼結構分析理論尤其是穩定性理論的發展不僅僅具有理論上的意義，而且具有重要的實用
價值。
一、鋼結構框架的優點
鋼材是一種很適宜建造抗震結構的材料，原目在于鋼材具有輕質高強的特性，可減輕結構的自重。從而減輕結構所受的地震作用。鋼材材質均勻，強度易于保證，因此結構的可靠性大。它的延性好，使結構具有很大的變形能力，即使在很大的變形下仍不倒塌，從而目保證結構的安全性。鋼結構有如下特點：
1、密封性能好
由于焊接結構可以做到完全密封，一些要求氣密性和水密性好的高壓容器、大型油庫、氣柜、管道等板殼結構都采用鋼結構。
2、具有一定的耐高溫性
溫度在250度內，鋼的性質變化很小，溫度達到300度以上，強度逐漸下降，達到450度～650度時，強度降為零。因此，鋼結構適用于溫度不高于250度的場臺。在自身有特殊防火要求的建筑中，鋼結構必須月耐火材料予以維護。
3、鋼結構的彈、塑性好，抗震能力強
在承載力相同的條件下，鋼結構與鋼筋混凝土結構。木結構相比，構件較小，重量教輕、便于運輸和安裝。與鋼材料的勻質性和強韌性，可有較大的變形，能很好地承受動力的荷載，具有很好的抗震能力。其中，屈強比是衡量鋼的加工硬化能力的一個重要參數。屈強比越低，鋼結構抵抗強震的能力就越強。歐洲建筑鋼要求屈強比小于0.91，而日本要求建筑鋼屈強比小于0.80。同時，鋼結構具有良好的彈、塑性和抗沖擊能力，在一般情況下，鋼結構對動荷載的適應能力較強，其良好的延性和耗能能力可以保證它不因為外部荷載的變化而突然斷裂，這對鋼結構的抗震是非常有利的。
4、施工周期短，裝配化程度高
二、鋼結構在建筑結構領域中的主要應用
1、重型工業廠房。
例如大型冶金企業、火力發電廠和重型機械制造廠等的一些車間，由于廠房跨度和柱距大、高度高、車間內設有工作繁忙和起重量大的起重運輸設備和有強大振動的生產設備，因而常必需采用由鋼屋架、鋼柱和鋼吊車梁等組成的全鋼結構。
2、高層房屋鋼結構
房屋高度愈大，所受側向水平荷載如風荷載及地震作用的影響也愈大，所需柱截面也大大加大。采用鋼結構可減小柱截面而增大建筑物的使用面積和提高房屋的抗震性能。
3、大跨度結構。
由于受彎構件在均布荷載下的彎矩M與跨度L的平方成正比，當跨度增大到一定程度時，為了減輕結構的自重，也就需要采用自重較輕的鋼結構。一般情況下，跨度等于或大于60m的結構就稱為是大跨度結構。在我國主要應用于體育場館、會展中心、演出場館、飛機庫、航空站和火力發電廠的大煤庫等。
4、高聳結構。
電視塔和煙囪等高聳結構同樣由于風荷載和地震作用隨高度的加大而加大，需要采用鋼結構。同事，建造在軟土地基上的高聳結構，為了減少地基處理費用，在一定高度時也宜采用鋼結構。
此外，需要使用鋼結構的還有很多，如電力工業中的高壓輸電塔、高壓容器、煤氣柜、塔式起重機、采油井架等。
綜上所述，鋼結構在建筑業和其他各行各業都有廣泛的應用。
二、鋼結構穩定研究
1、結構穩定的基本概念
工程結構或構件在荷載和其它作用的影響下處于某種平衡狀態，例如薄腹工字形梁在橫向荷載作用下處于平面彎曲的平衡狀態；樓蓋結構中柱子處于壓彎平衡狀態等等。結構或構件由于平衡形式的不穩定，從初始平衡位置轉變到另一個平衡位置，稱為屈曲，或稱為失穩。穩定分析是研究結構或構件的平衡狀態是否穩定的問題。處于平衡位置的結構或構件，在任意微小外界擾動下，將偏離其平衡位置，當外界擾動除去后，仍能自動回復到初始平衡位
置時，則初始平衡狀態是穩定的。如果不能回復到初始平衡位置，則初始平衡狀態是不穩定的。
2、結構失穩判定
（1）判斷平衡穩定性的最根本準則
我們最常采用一剛性小球在光滑平面上的三種不同位置來引出平衡穩定性判斷準則。在三種情況下，小球雖然都處于平衡狀態，但是它們所對應的平衡特征卻是不相同的，由此引出的判斷平衡狀態是否穩定的最根本準則為：
假設對處于平衡狀態的體系施加一微小干擾，當干擾撤去后，如體系能恢復到原來的平衡位置，則該平衡狀態是穩定的；反之，若體系偏離原來的平衡位置越來越遠，則該平衡位置是不穩定的；如體系停留在新的位置不動，則該平衡狀態是隨遇的。
以上述最根本準則為基礎，從隨遇平衡的靜力特征可得到判斷平衡穩定性的靜力準則：從穩定平衡和隨遇平衡的動力特征可得到判斷平衡穩定性的動力準則；從不同平衡狀態的能量特征可得到判斷平衡穩定性的能量準則。
（2）靜力準則
又稱平衡法，是求解結構穩定極限荷載的最基本的方法。對于有平衡分岔點的彈性穩定問題，在分岔點存在著兩個極為鄰近的平衡狀態，一個是原結構的平衡狀態，一個是已經有微小變形的結構的平衡狀態。平衡法是根據已產生了微小變形后結構的受力條件建立平衡方程而后求解的。如果得到的符合平衡方程的解有不止一個，那么其中最小值的一個才是該結構的分岔屈曲荷載。平衡法只能求解屈曲荷載，不能判斷結構平衡狀態的穩定性。
3動力準則
動力法屬于結構動力穩定問題。處于平衡狀態的結構體系，如果施加微小干擾使其發生振動，這時結構的變形和振動加速度都和已經作用在結構上的荷載有關。當荷載小于穩定的極限值時，加速度和變形的方向相反，因此干擾撤去后，運動趨于靜止，結構的平衡狀態是穩定的；當荷載大于極限值時，加速度和變形的方向相同，即使將干擾撤去，運動仍是發散的，因此結構的平衡狀態是不穩定的；臨界狀態的荷載即為結構的屈鹽荷載，可由結構振動頻率為零的條件解得。
三、設計時常用的鋼結構的加固方法
1．減輕荷載：改用輕質材料或其它減少荷載的方法。如工業廠房的屋架可在下弦增設臨時支柱，或組成撐桿式結構的方法來卸荷；托架的卸荷可以采用上述方法，也可以利用吊車梁作為支點使托架卸荷；柱子一般采用設置臨時支柱卸去屋架和吊車梁的荷載；平臺結構因其高度不高，一般采用臨時支柱進行卸荷。
2．改變結構的靜力計算圖形：采取措施使結構發生符合設計意圖的內力重分布，以調整原有結構中的應力，改善被加固構件的受力情況。如增加支撐或輔助構件以增加結構或構件的剛度，使結構可以按空間結構進行驗算，挖掘結構潛力，也可以改善結構的抗振性能；變更荷載的分布情況，或變更構件的支座情況，或施加預應力等來改變構件的彎矩圖形；增設撐桿、加設拉桿或將靜定結構變為超靜定結構來改變精架的內力；將被加固構件與其它結構共同工作形成混合結構，以改善受力情況。
3．原結構的構件截面和連接進行補強。此方法在鋼結構加固中是常用的方法，因其涉及面窄，施工較為簡便，尤其是在一定的前提條件下，可在負荷狀態下加固，這對廠房內的生產影響較小。采用此方法時，應注意以下幾點：
(1)注意加固時凈空的限制，要使桿件不與其它桿件或零件相碰；
(2)能適應原有構件的幾何尺寸或己發生的變形清況，以利于施工；
(3)應盡量減少加固施工的工作量；
(4)盡可能使補強構件的重心位置不變，減少偏心所產生的彎矩；
(5)當采用焊接補強時，應采用合理的焊接順序，減小焊接變形和焊接應力；
(6)補強后構件應便于維護和油漆。
結束語：鋼結構在抗震方面的優點使得它在建筑方面得到了廣泛的應用，但是鋼結構的穩定性問題鋼結構的加固問題一直以來都是被廣為關注的熱點。所以，在進行結構設計時，需要掌
握地域、場地特性，考慮結構特征、用途和坍塌時的危害性，在最新資料的基礎上，重新認識既定的一些數值、公式、方法的適用性。同時，抗震設計應在執行規范要求的基礎上，盡量全面地考慮結構各種地震受力工況，根據力學原理簡化、評估其力學行為。
參考文獻：
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關鍵詞：鋼結構；質量控制；焊縫處理
中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A
鋼結構在建筑工程中也得到了越來越廣泛的應用，與傳統的磚混結構、混凝土結構相比，它有其自身的特點和優點，鋼結構工程由于其自重輕，跨度大、施工快速等優點，同時也具備施工難度大、對技術水平要求高等特點。目前在國內各類大跨度建筑工程中，得到越來越多的使用。結合實際鋼結構工程特點和常見質量問題，我們主要談談鋼結構工程質量控制的一些做法。
1 鋼結構工程簡介
1.1 鋼結構工程
鋼結構工程是以鋼材制作為主的結構，是主要的建筑結構類型之一。鋼結構工程一般包括鋼結構焊接工程、鋼結構緊固件連接工程、鋼零件及鋼部件加工工程、鋼結構組裝工程、鋼構件預拼裝工程、鋼結構安裝工程、壓型金屬板工程和鋼結構涂裝工程等。
1.2 鋼結構工程優點
鋼結構工程由于自身的特點和優越性突出：抗震性、抗風性、耐久性、保溫性、隔音性、健康性、舒適性、快捷、環保、節能；鋼結構建筑重量輕、強度高、整體剛性好、變形能力強；全部采用高效節能墻體，保溫、隔熱、隔音效果好，可達到50%的節能標準。
2 鋼結構工程常見質量問題
鋼結構工程產生質量問題的分析；鋼結構工程質量難以保證的原因有很多，也很復雜，既有工藝不當導致的問題，也有違反工藝操作造成的問題，還有由于施工人員的技術水平和責任心造成的問題，還有決策者失誤造成的質量問題。
2.1 鋼結構工程所用的原材料與設計或規范不符
有部分工業產品質量不穩定，出廠的產品質量檢驗把關不嚴格，規章制度不完善， 檢驗方法滯后， 一些假貨、偽劣產品、小地方劣質鋼產進入建筑市場所致，鋼構用鋼材不符設計要求，只保證抗拉強度、屈服強度、延伸率和冷彎性能，而鋼構耐沖擊韌性、可焊性都很差。
2.2 焊縫處理存在的質量問題
不按有關操作規程施工，焊接電流不控制，焊接順序顛倒，涂裝間隔時間不控制，嚴重的將影響結構的強度和安全；鋼構參建單位常常對現場安裝焊縫的檢測不夠重視，甚至漠視現場安裝焊縫的質量，對構件的正常承載與使用帶來不安定因素。
2.3 地質勘探報告有誤或者設計計算處理不當
由于未適當地進行地質勘查，報告內容不詳細、數據有誤，均會導致采用錯誤的基礎設計方案，造成地基不均勻沉降，使上部結構傾斜。設計質量是質量控制真正的起點，如果結構處理不合理，內力計算不正確，選用節點不當，會產生嚴重后果。
3 鋼結構工程過程質量控制
鋼結構工程質量控制的原則：以用戶為中心，以保證鋼結構工程質量和最終質量能使用戶滿意。要始終把質量第一放在鋼結構工程建設的首位，預防為主，鋼結構工程質量控制貫穿與整個鋼結構工程的建設階段，是動態的、主動的、可預防的控制。建立健全質量管理責任制通過控制每個工程參與人的工作質量，進而控制鋼結構工程的總質量。鋼結構質量管理采用三全質量管理，即全面質量管理、全過程質量管理和全員參與質量管理。
3.1 施工前質量控制
嚴格控制材料質量，其內涵包括兩層意思，一是強調質量目標的計劃預控，二是按質量計劃進行質量活動前的準備工作狀態控制。對于材料質量的控制，是保證整個鋼構件工程質量的基礎。在整個施工階段中推行動態控制為主、事前預防為輔的管理辦法。事前控制就是為實現質量計劃目標而進行科學合理地安排預控計劃，在施工前，要嚴格審核施工圖紙，確保圖紙數據準確、表述清楚、設計合理。在材料進場前，要進行嚴格驗收。在實際生產中，應采取多種預控措施。主要控制措施有組織措施、技術措施、經濟措施和合同措施等。
3.2 施工階段質量控制
加強基礎工程質量控制，焊接是整個鋼結構施工過程中工作量最大、也最重要的環節，焊接的質量直接影響著鋼構件的質量。焊接施工中利用安裝模版對預埋螺栓進行定位，并且控制螺栓預埋的質量。首先，根據施工圖紙及有關規范編制焊接工藝；其次，對焊條的合格證進行檢查，按說明書要求使用，焊縫表面不得有裂紋、焊瘤，不合格的焊縫不得擅自處理。
鋼構件的除銹和涂料防護是保證結構耐久性的重要手段，構件表面的防銹方法和除銹等級應與設計采用的防銹涂料相適應，具體的適應性規范已明確表明。涂裝施工的涂裝質量也起著重要作用，即刷漆防腐質量。
3.3 質量控制要點
3.3.1 安裝精度和變形的控制以及應力集中的預防
建立空間測量控制體系，及時分析測量成果，預防和糾正施工偏差；嚴格工廠預拼裝，做好端接口的臨時固定措施，減少運輸、裝卸等環節對構件的影響；從整體到局部，應保持按序施工和焊接，安裝由兩頭往中間安裝，焊接跟隨進行，接口焊接對稱同時進行；選擇合適的焊接環境，確保焊接質量，預防焊接應力；選擇適合操作的焊接空間是保證焊接質量的關鍵問題；嚴格超聲檢查，執行自檢、監檢程序，保證檢查驗收關。
3.3.2 焊接質量保證措施
配置專職質量檢查員，監控材料、焊接、檢查、驗收的質量全過程；操作焊工持證上崗，具有多年重型鋼結構焊接經驗；根據焊接工藝評定，編制焊接工藝規程、工藝卡，施焊前作好焊接技術交底；制定專項測量方案和預拼裝程序，保證安裝質量；焊接過程認真執行“三檢制”并作好焊前、焊中、焊后的質量檢查記錄。
結語
隨著鋼結構體系在建筑行業的廣泛采用，我們決不能僅僅體現在提高效率和降低成本上，更多的應體現在施工質量的提高上。鋼結構施工是建筑工程中的重要組成部分，因此，在施工過程中，要優化施工技術，合理采用施工方法，優化配置資源，加強對鋼結構工程質量的控制，促進整個建筑工程質量的提高，嚴格按照施工圖紙和相關的國家規范和標準進行施工建設，才能有效地保證鋼結構施工的質量。
參考文獻
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論文摘要：本文通過工程實例，針對工程難點，詳細地闡述了高層建筑鋼框架結構的吊裝與安裝、焊接技術。
1 工程概況
某超高層辦公建筑由主樓和裙房組成。地上49層，地下3層，地面高度為183.75m，邊長41.16m。外框為箱形鋼柱，框架梁為H型鋼，結構還采用了懸挑的巨大的對角斜支撐結構體系，斜支撐采用寬翼緣H型鋼。結構體系所受的水平力主要由鋼筋混凝土核心筒及斜撐承擔。核心筒各層樓板均為鋼筋混凝上現澆而成，核心筒與外框筒間梁為鋼梁，剪力釘將焊于鋼梁翼緣上，以形成組合樓板，樓層是由51mm深的壓型鋼板上澆筑74mm厚的混凝土而形成125mm厚的復合樓板。三層裙房承重體系為鋼筋混凝土框架結構，樓蓋為鋼筋混凝土梁板結構，屋頂為鋼結構支承的玻璃頂。
2 工程難度特點
結構的大截面鋼斜撐是主要受力構件，承受上部分9層結構的豎向力及整個建筑的水平力。斜撐跨越9個結構層，每根斜撐長約58.lm，其高空吊裝、定位、測量校正是本工程鋼結構安裝的最大難題。鋼杜壁厚130mm，130mm厚鋼板全熔透現場對接焊接在當時國內建筑鋼結構施工中比較罕見，現場施焊困難，焊接質量控制難度較大。這是本工程鋼結構施工的又一個難題。C4鋼柱位于建筑邊角部位，且此構件重量最大，給塔吊的選型、布置，結構層分段施工及鋼柱、鋼斜撐的分節吊裝造成困難。
3 鋼框架結構吊裝施工
3.1 塔吊的計算與平面布置
本工程在塔樓的芯筒中央布設一臺M440D內爬式塔吊，塔吊最大起重量32t，最大臂長55m。主體結構外側布置一臺500HC-S吊車，施工現場的臨建、構件拼裝場地、堆場、輔助建筑、工具房和機房的布設均需根據這兩臺塔吊的起重量布設。
兩臺塔吊間距L=410+5000+1217=4×5880+5000+1217=29.737m。式中：10為柱軸線間距。
塔吊升出核心筒的最大高度H =H0-nH1=45.1-6×3.75=22.6m。H0為內爬安裝凈高，n為標準層數，H1為標準層高度。
3.2 鋼結構的吊裝
地下室鋼結構吊裝。地下室鋼結構主要包括核心筒勁性鋼柱(4根)、外圍鋼柱(23根)及柱間鋼斜撐。由于受現場施工條件的限制，開設坡道至地下室的難度較大，而且如果汽車吊開至地下室進行鋼結構吊裝，與土建施工相互影響較大，施工進度難以提高。因此，考慮在地下室底板施工初期就安裝一臺500HC-S外爬塔吊，既可以完成地下、地上所有鋼結構構件的吊裝，又可以進行M440D內爬塔吊的安裝，有利于加快總體施工進度。
地上部分鋼結構吊裝。鋼柱和鋼斜撐均采取分節吊裝時主要考慮的因素是：以滿足M440D塔吊的起重能力和構件的運輸能力為前提；盡可能地減少節點數；盡可能地保證鋼柱節點數。鋼柱的節點設置在樓層以上1.2m位置，以便于安裝施工。
鋼柱和鋼梁的吊裝吊裝的原則：先裝主梁后裝次梁，為加快施工進度，對于較輕的鋼梁宜采取一機多吊的方法，對于多樓層單元，先吊裝頂層梁，后吊裝下層梁，這樣有利于框架的穩定性。
型鋼斜撐的吊裝是該工程中型鋼斜撐的吊裝是難點，由于型鋼斜撐的長度達38m，整根吊裝的難度較大，所以采取分節吊裝，為了保證型鋼斜撐的整體剛度和安裝的穩定性，將型鋼斜撐與樓層梁在地面拼裝后整體吊裝，鋼梁起到臨時支撐作用。
每根懸挑鋼斜撐分為三節吊裝，每節分別與鋼梁在地面組裝后整體吊裝。鏈4、5用來調整鋼斜撐的傾斜度，由于鋼梁的剛度小，加上鋼梁與鋼斜撐只是臨時連接，不宜承受重載，所以采用 鏈1、2、3來加強該組裝件。在起吊前， 鏈1、2、 3一定要拉緊，以防止鋼梁在吊裝過程中變形。柱間型鋼斜撐與懸挑鋼斜撐相比尺寸重量較小，可以直接吊裝。
4 鋼板柱的連接施工技術
4.1 測量校正
根據地面控制點，在建筑物外圍作平面軸線、標高控制網。將地面控制點投測到地下3層混凝土墊層，埋設地腳螺栓，每組地腳螺栓由標準樣板固定相對尺寸。在地下3層混凝土底板面投測軸線、標高。
第一節鋼柱就位時底板中心應對準定位線，用墊鐵調整鋼柱標高。用兩臺經緯儀在兩個正交方向校正鋼柱垂直度。考慮上部樓層平面幾何形狀，在地下3層地面確定4個激光點，并在以上各層樓板相應位置預留150mm ×150mm孔洞作平面軸線控制的激光投遞。高程用鋼尺垂直向上量距傳遞。
第二節鋼柱、梁安裝校正垂直度后，在投遞的激光控制點上架設全站儀分片或整體觀測柱頂軸線偏差，偏差值決定鋼柱焊接順序與方向。整個吊裝結構層柱梁全部焊接完成后作軸線偏差復測，檢驗焊接時垂直度的影響。焊接后的柱頂軸線偏差又作為上節鋼柱垂直度校正的依據，依次循環直到最后節。
對于斜立柱部分的安裝校正，首先是將整個大樓設一平面獨立坐標系，用全站儀觀測柱頂邊角坐標，與設計理論坐標比較，兩者的差數即為軸線偏差值。通過校正來調整偏差值的大小。
4.2 特厚鋼板柱連接
本工程采用焊接和高強度螺栓連接，外圍結構由18根鋼柱、跨9個結構層斜撐及鋼框架梁構成，鋼柱均為厚板與超厚板，箱形截面，其中C2、C4柱鋼板厚達105-130mm，連接節點設計，有抗震設計和非抗震設計之分，本工程按抗震設計，須進行節點連接的承載力驗算，采用等強度設計法進行計算，翼緣和腹板采用摩擦型高強度螺栓連接。
4.3 特厚鋼板箱形柱施焊
該工程特厚板箱形柱的焊接，采用自根部深熔、縫中填充、面層焊縫全斷面CO2氣體保護半自動焊接方式：由兩名工作習慣、運焊技法、焊接速度基本相同的熟練技工做對稱施焊，首尾相合，全部作業要求除收弧段采用收弧電流作右向回焊外基本采用左向焊法。
根部施焊時，一名技工自柱偏移方向的反方向先行作根部深熔，根部的深熔采用一層幾道的方法，層厚約等于6.5mm，道寬約等于6mm；施焊首道時，至少將始焊點移往面向直線段右方向柱角一直邊的100mm處，禁止在角部始焊；收弧處，也必須繞過左方向柱角向前延長至少100mm，禁止在角部熄弧。全部焊段盡可能保持連續施焊，避免多次熄弧起弧。穿越安裝連接板處時必須盡。可能將接頭送過連接板中心至少30mm。作業要點如下：
同一層道焊縫出現一次或數次停頓需續焊時，始焊接頭須在原熄弧處后至少15mm處燃弧，禁止在原熄弧處直接燃弧。
熄弧時，應待保護氣體完全停止供給，焊縫完全冷凝后方能移走焊槍。禁止電弧剛停止燃燒即移走焊槍，使紅熱熔池暴露在大氣中失去CO2氣體保護。
第一層第一道，焊絲均勻保持20-25°的向下傾角，運焊采用劃斜圓圈手法，斜圓指向襯板時稍加停頓，注意充分熔合直邊母材和襯板的夾角部分。
第一層第二道是根部焊接相當重要的焊接部位。施焊時，焊絲與坡口直邊側僅能保持平行。電弧直接作用在首層首道的上部1/3處襯板未熔化部分和坡邊角部，運焊仍采用劃斜圓圈手法。
幾層與除面層的各層首道。隨坡口深度的減少，焊絲與直邊的夾角逐漸從約等于20-25°改變成約等于40°，運焊手法仍采用劃斜圓圈的方法
二層與除面層的各層堆壘道、焊絲與焊肉層面相對方向保持約90°± 5°，與運焊方向保持約等于65°夾角。運焊時，電弧熔焊至少要將上道焊縫的凸點處熔融，使冷凝后的焊道下沿均勻迭壓在上道焊縫的凸點部，電弧在熔池后斜上部作向后推動動作。
二層與以后各填充層的最末一道，隨坡口深度的減少焊絲與前層焊縫的夾角逐漸從約等于90°-100°加大向下傾角，但焊絲與運焊方向須始終保持約90°。電弧始終保持劃斜長圓的方法使熔池形成長圓形。電弧始終兼顧上方坡邊的熔化和下方前道焊縫的拱部熔融，并保持均勻向前巨不脫環鏈。
參考文獻
關鍵詞：鋼結構；穩定性設計；細部構造
穩定性是鋼結構工程設計中需要重點考慮的內容之一，現實生活中因鋼結構失穩造成的工程事故案例也較多，如美國哈特福特城的體育館平面92m×110m的網架結構，突然于1978年墜落地面，原因是由于壓桿屈曲失穩； 1988年我國也曾發生13?2m×18?0m鋼網架因腹桿穩定不足在施工過程中塌落的事故；2010年1月3日下午，昆明新機場38m鋼結構橋跨突然垮塌，造成7人死亡、8人重傷、26人輕傷，原因是橋下鋼結構支撐體系突然失穩， 8m高的橋面隨即垮塌下來。從上述案例可以看出，鋼結構失穩破壞的原因通常是其結構設計不合理，存在結構設計缺陷所致，要從根本上杜絕此類事故的發生，鋼結構穩定性設計是關鍵。
一、鋼結構穩定性設計的概念
1.強度與穩定的區別強度是指結構或者單個構件在穩定平衡狀態下由荷載所引起的最大應力（或內力）是否超過建筑材料的極限強度，因此它是一個應力問題。極限強度的取值因材料的特性不同而異，對鋼材是取它的屈服點。穩定主要是找出外部荷載與結構內部抵抗力間不穩定的平衡狀態，即變形開始急劇增長而需設法避免進入的狀態，因此它是一個變形問題。例如軸壓柱，當失穩時柱的側向撓度使柱中增加很大的附加彎矩，從而柱子的破壞荷載可以遠遠低于它的軸壓強度，此時，失穩是柱子破壞的主要原因。
2.鋼結構失穩的分類1）有平衡分岔的穩定問題（分支點失穩）。完善直桿軸心受壓時的屈曲和平板中面受壓時的屈曲均屬于這一類。2）無平衡分岔的穩定問題（極值點失穩）。由建筑鋼材做成的偏心受壓構件，在塑性發展到一定程度時喪失穩定的能力，屬于這一類。3）跳躍失穩是一種不同于以上兩種類型的穩定問題，它是在喪失穩定平衡之后跳躍到另一個穩定平衡狀態。
二、鋼結構穩定性設計的原則
1.鋼結構布置必須考慮整個體系以及組成部分的穩定性要求目前鋼結構大多數是按照平面體系來設計的，如桁架和框架。保證這些平面結構不出現平面外失穩，需要從結構整體布置來解決，如增加必要的支撐構件等。要求平面結構構件的平面穩定計算需與結構布置相一致。
2.結構計算簡圖需與實用計算方法所依據的簡圖一致當設計單層或多層框架結構時，通常不做框架穩定分析而只做框架柱的穩定計算。采用這種方法計算框架柱穩定時用到的柱計算長度系數，應通過框架整體穩定分析得出，使柱穩定計算等效于框架穩定計算。《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）對單層或多層框架給出的柱計算長度系數采用了5條基本假定，其中包括：“框架中的所有柱子是同時喪失穩定的，即各柱同時達到其臨界荷載”，按照這條假定，框架各柱的穩定參數、桿件穩定計算的常用方法，是依據一定的簡化假設或者典型情況得出的，設計者需確認所設計的結構符合這些假設時才能正確應用。
3.鋼結構的細部構造設計與構件的穩定計算應一致保證鋼結構的細部構造設計與構件的穩定計算相符合，是鋼結構設計中需要高度注意的問題。對要求傳遞彎矩和不傳遞彎矩的節點連接，應分別賦與它足夠的剛度和柔度，對桁架節點應盡量減少桿件偏心。但是，當涉及穩定性能時，構造上時常有不同于強度的要求或特殊考慮。例如，簡支梁就抗彎強度來說，對不動鉸支座的要求僅僅是阻止位移，同時允許在平面內轉動。然而在解決梁整體穩定時上述要求就不夠了，支座還需能夠阻止梁繞縱軸扭轉，同時允許梁在平面內轉動和梁端截面自由翹曲，以符合穩定分析所采取的邊界條件。
三、鋼結構穩定性的分析方法
鋼結構穩定問題的分析都是針對在外荷載作用下結構存在變形的條件下進行的，此變形應該與所研究的結構或構件失穩時出現的變形相對應。結構變形與荷載之間呈非線性關系，穩定計算屬于非線性幾何問題，采用的是二階分析方法。穩定計算所確定的不論是屈曲荷載還是極限荷載，都可視為所計算的結構或構件的穩定承載力。
1.靜力法靜力法即靜力平衡法，是根據已發生了微小變形后結構的受力條件建立平衡微分方程，然后解出臨界荷載。在建立平衡微分方程時遵循如下基本假定：1）構件是等截面直桿。2）壓力始終沿構件原來軸線作用。3）材料符合胡克定律，即應力與應變成線性關系。4）構件符合平截面假定，即構件變形前的平截面在變形后仍為平截面。5）構件的彎曲變形是微小的，曲率可以近似地用撓度函數的二階導數表示。根據以上假定條件可建立平衡微分方程，代入相應的邊界條件，即可解得兩端鉸支的軸壓構件的臨界荷載。
2.能量法能量法是求解穩定承載力的一種近似方法，通過能量守恒原理和勢能駐值原理求解臨界荷載。1）能量守恒原理求解臨界荷載。保守體系處在平衡狀態時，貯存在結構體系中的應變能等于外力所做的功，即能量守恒原理。其臨界狀態的能量關系為：ΔU =ΔW式中 ΔU―――指應變能的增量； ΔW―――指外力功的增量。由能量守恒原理可建立平衡微分方程。2）勢能駐值原理求解臨界荷載。勢能駐值原理指：受外力作用的結構，當位移有微小變化而總勢能不變，即總勢能有駐值時，結構處于平衡狀態。表達式為：dΠ=dU-dW =0式中 dU―――指虛位移引起的結構內應變能的變化，它總是正值； dW―――指外力在虛位移上作的功。
3.動力法處于平衡狀態的結構體系，如果施加微小干擾使其發生振動，這時結構的變形和振動加速度都和已經作用在結構上的荷載有關。當荷載小于穩定的極限荷載值時，加速度和變形的方向相反，因此干擾撤去后，運動趨于靜止，結構的平衡狀態是穩定的；當荷載大于穩定的極限荷載值時，加速度和變形的方向相同，即使撤去干擾，運動仍是發散的，因此結構的平衡狀態是不穩定的。臨界狀態的荷載即為結構的屈曲荷載，可由結構的振動頻率為零的條件解得。
作者簡介：
孫德發（1969-），男，嘉興學院教務處副處長，嘉興學院結構工程研究所所長，副教授，博士，主要從事土木工程教學、研究和管理研究，（E-mail）sdf@mail.zjxu.省略。
摘要：
針對行業的發展和當前鋼結構建筑市場對鋼結構人才的需求，分析了一般本科院校鋼結構教學中存在的問題，對課程、課程設計、畢業設計和第二課堂的內容進行了全面分析與研究，構建并實施與理論教學密切配合的實踐教學，將實踐能力、創新精神和工程素質的培養寓于教育教學全過程，形成了第一課堂和第二課堂的互動效應。
關鍵詞：鋼結構；第一課堂；第二課堂；教學改革
中圖分類號：TU391-4 文獻標志碼：A 文章編號：
1005-2909(2012)01-0066-03
近年來由于國家技術政策的扶持，建筑技術不斷進步，建筑用鋼量日益增長，鋼結構在土木建筑領域的應用日益廣泛，使鋼結構課程在土木工程專業中的重要性不斷增強，對鋼結構課程的教學及人才培養也提出了更高的要求。
一、鋼結構行業現狀和人才需求
2005年中國的鋼材產量達到37 117萬t（現已達6億t以上），已躍居世界首位。鋼結構具有工業化程度高、施工周期短、造型優美、可回收循環利用、綜合性能優越等諸多優點，因此，其在建筑行業中的作用日趨重要。隨著鋼結構經濟指標的不斷優化，中國鋼結構應用政策在建國60年來發生了很大變化，20世紀50年代“節約用鋼”，80年代“合理用鋼”，90年代“提倡用鋼”，2000年中國建筑金屬結構協會建筑鋼結構會議發出了《關于推行鋼結構住宅的倡議書》。政府的支持使鋼結構得到了快速發展，推廣應用面進一步擴大，上海、浙江、江蘇地區鋼結構加工量約占全國鋼結構加工量的1/3以上[1]。
隨著鋼結構的快速發展，出現了與行業發展不適應的人才短缺問題，企業亟需大批鋼結構設計和施工的專門人才。目前國內鋼結構作為一個專業研究方向僅在研究生層次有所涉及，本科層次人才培養近兩年來剛剛在浙江樹人大學[2]和內蒙古科技大學等少數幾所高校中起步，絕大多數本科院校還沒有從以鋼結構設計應用為主的鋼筋混凝土結構領域轉到鋼結構領域。
二、鋼結構人才培養現狀
據統計，在大多數一般本科院校鋼結構只是土建類專業的一門課程，學生在4年學習中，接觸到的有關鋼結構課程少則50~60學時，最多不超過100學時。這些課程主要講授鋼結構的基本計算原理，實踐性環節僅僅是一周的課程設計，
中間沒有安排任何實踐性教學環節，因此，學生在學習過程中沒有機會接觸到實際的鋼結構建筑物，也不知道如何進行鋼結構制作。學生如果沒有很好的空間想像能力則很難把圖紙所表達的意義和實際的建筑產品對應起來，因而也不能把自己的設計思想在設計圖紙上表達清楚。
雖然各個學校都安排了學生的生產實習，但根據各校生產實習的基本情況來看，在生產實習中學生還是以混凝土結構的工程為主，幾乎就沒有接觸到鋼結構工程。
從學生的畢業設計選題來看，絕大部分學生都選擇了混凝土結構的畢業設計題目，僅有少數學生選擇了鋼結構的設計，這就讓有志于從事鋼結構建筑的學生失去了上崗之前最后的鍛煉機會。學生得不到良好的系統性和整體性訓練，工程整體觀模糊，不符合鋼結構產業一體化綜合發展的市場需要。因此，土木工程專業學生畢業后即使在鋼結構領域從業，也遠不能勝任崗位工作。
一方面是鋼結構專業技術人員嚴重缺乏，企業求賢若渴，另一方面是相對不景氣的就業市場，高校應該看到和抓住這個良好的契機，對鋼結構課程教學進行改革，培養出具有良好鋼結構專業素質、為企業所歡迎的合格人才。
三、教學改革探索與實踐
首先，充分運用現代教育技術手段，建設以紙質教材為核心，以電子教案、多媒體輔助課件、網絡課程等BB電子教育平臺為支持的立體化教學資源庫。課堂上集中突出基本概念、基本理論和主要技術要點的講解和討論，在有限的課內學時中加大知識傳授容量，用啟發學生思考的模式代替被動接受教學內容的模式。課堂外，學生可以在任何時間、任何地點，通過網絡進行自主學習、交流討論，實現教學模式拓展。
其次，積極探索課程和設計內容的改革與融合，以便形成課程、課程設計、畢業設計的緊密銜接，以培養和提高學生的綜合素質和整體工程意識。具體措施體現為以下三點。
第一，將鋼結構課程與鋼結構課程設計相結合。
鋼結構課程的目標是在學習理論力學、材料力學、結構力學等課程的基礎上，學習和掌握有關鋼材的力學特性、鋼構件、連接和鋼結構體系的分析計算與設計的基本概念、基本原理和基本方法。課程設計是將課程基本理念轉化為課程實踐活動的“橋梁”。在課程教學期間，將課程設計計算部分作為課程大作業提前布置[3]，有利于課程設計任務的分解，有利于學生的“學”和教師的“教”，學生可以帶著問題去思考、學習，明確設計任務和設計思想，注重課程學習與課程設計的有機結合。
第二，將鋼結構課程設計與鋼結構畢業設計相結合。
鋼結構課程設計是鋼結構課程的實踐教學環節，通過課程設計，可加深學生對基本構件構造及連接的理解，使學生能夠熟練掌握鋼結構基本構件的設計計算原理和方法，熟悉鋼結構的設計過程，了解鋼結構的構造要求，培養和提高學生的綜合設計能力。在原有傳統屋架設計與現代輕型門式剛架廠房設計相結合的基礎上，可進一步拓展課程設計內容，實施雙向選擇，學生可以自主選題，也可以分工合作共同完成一個較大的設計題目。學院亦積極為學生搭建最全面的靈活的學習平臺，培養其創新精神和團隊意識。
但由于時間的限制，課程設計的廣度和深度還比較欠缺，系統訓練還不夠，因此，在畢業設計教學環節盡可能安排一些有關鋼結構研究和設計選題供學生選擇，進一步拓展，打破設計題目單一的狀況，使部分學生通過畢業設計階段的學習獲得更全面、更扎實的鋼結構知識和應用技能。畢業設計階段共安排16周時間，其中安排1周時間，結合指導教師的專業特點，引導學生關注鋼結構的發展現狀，促使其檢索科學論文或進行調研。學生在畢業設計期間帶著問題思考，最終以文獻綜述或開題報告的形式提交。畢業實習安排1周時間，由指導教師帶隊，在鋼結構工地、鋼構件加工廠實習，亦可聘請設計和施工單位的專家來校開展專題講座。其余14周，指導教師按計劃布置工作，每周都要輔導學生，密切關注
設計中的每一個環節和整個進度，既不包辦代替，也不放任自流。教師還要注意調動學生的積極性，充分發揮其主動性、創造性。
第三，課程、結構設計競賽與大學生創新項目的“三結合”，培養創新精神和實踐能力。
針對鋼結構課程的特點，遵循工程類課程的學習規律，首先建立學生對鋼結構的感性認識，通過結構設計競賽與大學生創新項目，將課程教學的結構設計內容、綜合方案、計算、制作、試驗等有機結合，激發學生學習興趣，提高教學效果，以培養和提高學生的綜合素質和整體工程意識，形成第一課堂（課程、課程設計、畢業設計）和第二課堂（結構設計競賽與大學生創新項目）的互動效應，如圖1所示。
四、結語
在培養方案中教學總學時未增加的前提下，鋼結構課程改革的教學效果已初見成效。
以BB電子教育平臺支持的立體化教學資源庫包括通知、申報與檢查、課程簡介、課程規劃、師資隊伍、課程教學錄像、教學大綱、授課教案、課程課件、參考資料、作業及習題集、教研活動、課程設計與畢業設計、結構競賽與SRT、小組交流、討論板、外部鏈接、同行評價和測試區。注冊用戶503個、參與用戶457個，討論板發帖1 368個、測試區在線測試題9套。通過多媒體教學（BB系統），引入工程實例、部分動畫和模型，增強學生感性認識和理性思考，效果比較理想，再結合富有成效的傳統教學方法，教學效果顯著。學院鋼結構網絡課程榮獲第七屆浙江省高校教師教學軟件評比三等獎，鋼結構課程被評為浙江省高等學校精品課程。
在課程教學期間，將課程設計計算部分作為課程大作業提前布置，使學生明確設計任務和設計思想，注重課程學習與課程設計的有機結合，基本解決了課程設計教學量大與學生精力投人不足之間的矛盾，有利于師生的交流與溝通，課程設計質量明顯提高。在此基礎上，結合就業和畢業設計，進一步拓展，使部分學生通過畢業設計階段的學習獲得更全面、更扎實的鋼結構知識和應用技能，培養工程能力。從用人單位反饋的信息來看，做過鋼結構畢業設計的學生，普遍得到好評，已成為技術骨干。
課程、結構設計競賽與大學生創新項目的“三結合”已建立，嘉興學院“江南鋼構杯”結構設計競賽已成功舉辦了六屆，大賽展示了學生的創新能力，提升了學生的實踐動手能力，體現了團隊合作精神。從2005年開始，作為教學實踐檢驗，每年組織學生參加“浙江省大學生結構設計競賽”均獲獎項。此外，近年來土木工程專業學生已完成鋼結構校內SRT項目10項、浙江省大學生科技創新項目2項，在研浙江省大學生科技創新項目3項。
參考文獻：
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［3］ 孫德發，李剛，劉俊英.關于提高鋼結構課程設計教學質量的教改實踐［J］.嘉興學院學報，2008（5）:139-141.
Research and practices of teaching reform of steel structure course
SUN De-fa, LIU Jun-ying, NIU Zhi-rong, LI Gang
(Institute of Structural Engineering, Jiaxing University, Jiaxing 314001, Zhejiang province, P. R. China)
Abstract：
論文關鍵詞：型偏心支撐鋼框架,軸心壓力,有限元,抗震性能
引言
偏心支撐鋼框架是在中心支撐鋼框架的基礎上改進的一種新型抗側力體系，該體系結合了中心支撐鋼框架強度、剛度高和抗彎框架延性、耗能性能好的優點，是適用于高烈度地震區的一種有效的抗側力結構體系。目前，國內外對偏心支撐鋼框架的研究主要集中在耗能梁段上，很少有人考慮由于層數不同而引起的柱的軸心壓力不同從而引起抗震性能的影響。因此，研究柱的軸心壓力不同導致其抗震性能的差異是很有現實意義的，并且能為理論設計提供有益的參考數據。
2.試件描述
2.1基本試件
為了更真實地模擬地震作用下框架的實際受力行為，
試件取底層一跨兩層的一榀框架作為有限元分析的基本
試件，進行有限元分析的試件的外形及幾何尺寸如圖1
所示。梁、柱和支撐及耗能梁段的截面尺寸分別為：
350×200×10×16、450×300×12×20和300×200×10
×10，耗能梁段的長度為400mm，耗能梁段加勁肋的厚度
為10mm，支撐與梁柱交點處的細部構造參考《多、高層
民用建筑鋼結構節點構造詳圖》進行設計。梁柱連接、
支撐兩端與框架的連接，均采取剛性連接的形式，焊縫采
用E43型焊條，其余鋼材均為Q235鋼。
2.2參數試件
參數試件的設計是將基本試件的柱軸心壓力進行改變，
以考察其對K型偏心支撐鋼框架受力性能的影響。這組參
數試件與基本試件比較，主要是改變柱的軸向壓力，參數
試件的尺寸與基本試件完全相同。
參數試件與基本試件軸心壓力不同的部分見表1：
表1基本試件與參數試件一覽表
試 件
試件1
試件2
基本試件
試件3
試件4
軸壓力(N/mm )
47
94
141
188
軸壓比
0.2
0.4
【關鍵詞】 蜂窩梁;規范;設計
一、引言
蜂窩梁是由工字鋼(H型鋼)經切割、焊接而成的空腹梁。蜂窩梁的截面高度h與原梁截面高度H之比稱為擴張比,一般在1.3～1.6之間,常用的擴張比為1.5。由于擴張后增大了截面慣性矩和截面模量,提高了梁的抗彎強度和剛度,使梁可以應用于更大的跨度,承受更大的荷載。蜂窩梁腹板的孔洞既美觀又便于布設設備管線,這對高層建筑甚為有利,可以避免管道從梁下穿過所帶來層高的增加。與實腹梁相比,蜂窩梁自重輕、承載能力高;與組合桁架相比,其建筑構造簡單,防腐性能好。據國外資料介紹,以蜂窩梁代替實腹梁能節省鋼材25%～50%,節省油漆和運輸安裝費用15%～34.6%。因為蜂窩梁有著許多其他受彎構件所不具備的優點,自20世紀初首次被用于工程以來,隨著軋制寬翼緣鋼材的出現,蜂窩梁已日漸廣泛地被應用于橋梁、廠房、辦公樓、輪船及吊車橋架等工程中。
二、各國規范的有關規定
英國鋼結構規范BS5950 Part 1中列人了蜂窩梁的計算公式,鋼結構設計手冊中也列入了通用的蜂窩梁、柱、格柵等的規格和性能。前蘇聯也在1982年鋼結構設計規范中列入了有關蜂窩梁計算等內容,是以Allftlish等人提出的費氏空腹桁架法為理論基礎推導出來的。日本鋼結構協會編的《新版H型鋼系列》中提供了一套蜂窩梁簡化計算公式,它是目前廣泛采用的公式。英國規范BS5950規定:截面的抗彎承載力應根據凈截面性能計算,并應適當考慮孔洞處剪力對空腹的影響。如果梁上有集中荷載,也應考慮集中荷載的局部影響。雖然沒有給出具體的計算公式,但其理論基礎還是費氏空腹桁架法。美國《Computer and Structures》雜志在近似計算和差分法的基礎上提出了用有限元理論編制的適用于IBM1620型小容量計算機的專用程序。一些國家規范(加拿大規范CAN/CSA-S16.1-94)中雖沒有蜂窩梁的明確提法,但其對在梁腹板上開大孔的情況也做了相關的規定。
目前在我國,雖然近年來在若干著作和研究論文中介紹了蜂窩梁的設計和計算,但尚未在相關規范或標準中列入蜂窩梁的設計條文。由于沒有可以遵循的工程設計規范或標準,在很大程度上制約了蜂窩梁在我國的推廣使用。可見,許多國家規范關于蜂窩梁的正應力計算方法均以費氏空腹桁架法為基礎,盡管經過試驗驗證由此算得的應力分布與實際情況有別,但所得的最大正應力與梁的實際情況相符。又因其應力分析明確,計算方便,此法已被許多國家用以計算蜂窩梁的強度。
由于日本推薦的簡化公式可以滿足精度要求,并且比其他方法簡單許多,因而我國學者推薦使用日本的正應力簡化公式:
梁橋趾處T型截面:
?滓=■+■≤f
關于蜂窩梁抗剪強度的驗算,各國的方法都一樣,一般包括以下兩方面:
(1)蜂窩梁孔腹板凈截面處的驗算。
在空腹處的T形截面剪力按下式進行驗算:?子=■≤fv
(2)蜂窩梁孔之間的腹板對接焊縫的驗算。
鄰近支座第1,2孔洞間墩腰處焊縫:?子=■≤fvw
剛度計算、穩定性驗算(整體穩定性、局部穩定性)不在此文中討論。
三、設計實例
鋼梁跨度20 m,次梁間距2 m,樓面鋪設組合樓板,壓型鋼板型號YX75-200-600厚度1.0mm,混凝土厚度為80mm。樓面恒荷載3.5 kN/ ,活荷載為2.0 kN ,合計:q=1.35×3.5+1.4×2.0=7.525 kN/,=3.5+2.0=5.5 kN/。
線荷載:q=2.000×7.525=15.05 kN/m,=2.000×5.5=11 kN/m。
(1)當量實腹梁截面估算
次梁允許撓度:v=20000×■=80mm,其撓度增大系數取為?濁=1.2,則所需要的當量實腹梁截面慣性矩為:
I0=?濁■=1.2×■=1.64×109mm4=167000cm4。
按撓度計算的最小梁高為:
h1=?濁0.6fl(■)×10-6=1.2×0.6×215×20000×10-6=774mm。
選取當量實腹梁截面為H800×350×16×18,Ix=252123cm4。
(2)蜂窩梁切割前型鋼截面的確定
蜂窩梁擴大比k1=1.5,其切割前的高度h=h1/l=800/1.5=533mm,相應的H型鋼規格為H533×350×16×18,蜂窩梁的高跨比k2=h1/l=■,與撓度增大系數?濁=1.2一致,初選截面成立。
(3)蜂窩梁孔型尺寸
蜂窩梁采用六角形,擴大比k1=1.5,相應尺寸如下:
d1(1-■)h=(1-■)×533=133.25mm,
d2(k1-1)h=(1.5-1)×533=266.5mm,
蜂窩梁單元尺寸為l1×266.5+4×133.4=800mm。
(4)校核截面板件寬(高)厚比條件
上下翼緣外伸寬度:b/t=133.25/18=7.4
橋部T型截面腹板:d1/tw=(133.25-18)/16=7.2
墩部工字型截面腹板:h0/tw=(800-218)/16=47.75
(5)蜂窩梁截面特性
1.梁橋趾處T型截面:
AT=35×18+11.55×1.6=81.48cm2,
XT=■10.9cm,
IT=805.5cm2,
WTmin=■=73.9cm2,
WTmin=■=328.8cm3,Ib=126.334cm4
AW=2×(11.55×1.6)=36.96cm2,hz=2×(26.65+1.09)=55.48cm。
2.墩處實腹截面(當量實腹梁截面):
A1=248.24cm2,I1=252123cm4,W1=6303.1cm3,Iy1=12888.5cm4
Wy1=■=736cm3
iy=7.2cm。
(6)蜂窩梁內力
1.橋趾截面處 T 型截面腹板應力計算截面位置確定x=■-■=877.5cm,此處內力為:
Mx=■qlx-■qx2=■×15.05×20×8.755-■×15.05×8.7552=741.2kN?m,
Vx=■ql-qx=■×15.05×20-15.05×8.755=18.4kN。
2.跨中彎矩計算
Mmax=■ql2=752.5kN?m,
支座處剪力:Vmax=■ql=206.5kN
梁墩處實腹截面:?滓=■131N/mm2
梁橋趾處 T 型截面:
?滓=■+■=163.96+16.6=180.7N/mm2
3.支座截面抗剪強度。
上部截面對中和軸的面積矩:S=3630692mm3,
?子=■=■=18.6N/mm2
鋪設組合樓板時,應考慮鋼梁的穩定問題。
參考文獻
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[2]王洪范,王立新.蜂窩梁的應用和計算方法[J].工業建筑.1994(6):33～35
