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篇（1）

中圖分類號：G6420 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2909（2013）02-0098-05

路基路面工程是土木工程（交通土建）專業(yè)和交通工程專業(yè)實踐性很強的主要專業(yè)課之一，對培養(yǎng)道路工程應(yīng)用型人才起重要作用。課程主要研究路基路面的基本概念、設(shè)計原理、計算方法和施工管理技術(shù)等內(nèi)容。由于公路工程技術(shù)的不斷發(fā)展，交通部在1995年后陸續(xù)頒布了《公路路基設(shè)計規(guī)范》（1995年）、《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（1995年）、《公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》（1996年）、《公路排水設(shè)計規(guī)范》（1996年）、《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（2006年）、《公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（1998年）、《水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》（2011年）等。但是，全國多數(shù)高校所用的路基路面工程教材的出版跟不上規(guī)范更新的步法，規(guī)范中的新內(nèi)容在教科書中沒有及時更新，這就給正常的授課帶來較大困難。如果完全依照現(xiàn)有教材講解，有些內(nèi)容已經(jīng)在道路工程實際設(shè)計或使用中不再適用，這樣的教學(xué)會對學(xué)生形成一種誤導(dǎo)。如果按照新出版規(guī)范授課，無論學(xué)生還是教師，都沒有可作為授課的合適教材，這就給課堂教學(xué)帶來極大困難。為此也有一些學(xué)者對這方面的教學(xué)內(nèi)容進行了探討和研究[1-2]。

基于上述原因，針對新舊規(guī)范的不同之處，結(jié)合課程對應(yīng)的不同授課學(xué)時要求和教育部關(guān)于土木工程專業(yè)建設(shè)的要求[3]，對2009版路基路面工程課程教學(xué)大綱[4]進行了修改。重點是教學(xué)內(nèi)容的增減、教學(xué)方法的改變、作業(yè)布置方案的變化、習(xí)題課的增加等。根據(jù)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計和水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的新規(guī)范[5-6]，重點介紹新規(guī)范中主要的修改內(nèi)容，包括設(shè)計理論和設(shè)計方法，講解現(xiàn)行瀝青和水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計分析的詳細計算過程。通過對比論述，提醒學(xué)生注意新規(guī)范的修改之處對實際工程中道路設(shè)計結(jié)果的影響。根據(jù)上述修改內(nèi)容，基于實際工程結(jié)構(gòu)資料，編寫了多個適用的算例，方便學(xué)生學(xué)習(xí)使用。

一、基于新規(guī)范下教學(xué)內(nèi)容的修改和增補

（一）瀝青路面設(shè)計章節(jié)教學(xué)內(nèi)容的修改增補

1.新規(guī)范中修改內(nèi)容簡介

較上一版規(guī)范（JTJ 014―97）《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》，新規(guī)范[5]中新增內(nèi)容主要表現(xiàn)在：

（1）強調(diào)按實際情況做好交通荷載分析與預(yù)測，按照全壽命周期成本的理念進行路面設(shè)計。

（2）采取防止早期損壞的技術(shù)措施，加強材料、混合料和路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計的要求，增加柔性基層、貧混凝土基層等設(shè)計內(nèi)容。

（3）細化半剛性基層混合料繼配類型，調(diào)整集料繼配范圍，補充了二灰穩(wěn)定集料抗凍性設(shè)計要求。

（4）路面厚度計算方法在參數(shù)取值和舊路補強公式上有所改進。

（5）增加了舊水泥混凝土路面加鋪瀝青層設(shè)計內(nèi)容。

（6）補充了水泥混凝土橋面瀝青鋪裝設(shè)計內(nèi)容。

2.多層體系路面結(jié)構(gòu)向三層體系轉(zhuǎn)換

由于最新規(guī)范的設(shè)計計算是基于配套出版或其他正式出版的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件（如HPDS2011）而進行設(shè)計計算的，如果沒有這些軟件，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計就無從下手。換句話說，最新規(guī)范中在已知某些路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)（如交通量、道路等級、設(shè)計年限、各層路面結(jié)構(gòu)材料參數(shù)等）的基礎(chǔ)上，只介紹了如何基于軟件進行道路最終結(jié)構(gòu)的調(diào)試和設(shè)計，沒有介紹這些軟件是基于哪些計算公式，如何對路面進行中間的計算和最后結(jié)果的選擇。況且，最新出版的相關(guān)教材，也沒有再介紹如何利用手算方法進行多層路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計和計算。另外，以學(xué)校目前的教學(xué)條件，在授課過程中，還不能做到所有學(xué)生均配備計算機，加上軟件計算的中間過程學(xué)生不熟悉，無法更深層次地理解多層路面結(jié)構(gòu)的理論設(shè)計過程，即使課程學(xué)習(xí)結(jié)束，對瀝青路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計也不會用手算。針對這些情況，筆者在最近幾年的授課中，為使學(xué)生學(xué)會用手算方法進行瀝青路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算，加深對瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和具體計算方法的理解，增加了多層體系向三層體系的轉(zhuǎn)換方法講解，這也是目前瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件中采用的中間計算方法。

在進行多層體系向三層體系的轉(zhuǎn)換中，需要查閱一些諾模圖，為此，課題組將這些諾模圖整理后上傳至學(xué)校教務(wù)處的精品課程網(wǎng)站上，作為結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的輔助資料供學(xué)生自由下載和打印。根據(jù)計算目的的不同，三層體系轉(zhuǎn)換的計算公式也不盡相同，大致有以下幾類。

（1）彎沉等效換算法：結(jié)合已知的三層體系彎沉諾模圖，將多層體系路面結(jié)構(gòu)按照面層頂面彎沉相等的原則換算為三層體系，如圖1所示。對應(yīng)的具體換算公式為

（二）水泥路面設(shè)計章節(jié)教學(xué)內(nèi)容的修改增補

1新規(guī)范中修改內(nèi)容

較前一版規(guī)范相比，新規(guī)范[6]中新增內(nèi)容有：

（1）混凝土板極限斷裂的驗算標(biāo)準(zhǔn)和貧混凝土及碾壓混凝土基層的疲勞斷裂設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

（2）考慮特重車輛和專用道路結(jié)構(gòu)設(shè)計，增加了極重交通荷載等級。

（3）改進接縫設(shè)計及填縫材料的選型。

（4）完善連續(xù)配筋的裂縫間距和裂縫寬度兩個設(shè)計指標(biāo)的計算公式。

（5）提高混凝土板錯臺量和接縫傳荷能力的評級標(biāo)準(zhǔn)。

（6）完善材料設(shè)計參數(shù)經(jīng)驗參考值。

由于最新規(guī)范在2011年12月才出版，較上一版規(guī)范改動量非常大，尤其是在水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中所用公式與前一版規(guī)范完全不同，現(xiàn)有教材水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計章節(jié)的計算公式全部不再適用，而且目前還未見針對最新規(guī)范出版相應(yīng)的教材，這就造成已有教材的水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計章節(jié)與新規(guī)范不符，不能繼續(xù)講授。在這種情況下，作為一線授課教師，必須提前給學(xué)生準(zhǔn)備補充講義，并且在課堂教學(xué)中把最新規(guī)范的設(shè)計理念和計算公式講授給學(xué)生。另外，新規(guī)范的設(shè)計計算是基于規(guī)范配套出版或其他正式出版的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件（如HPDS2011）而進行設(shè)計計算的，不便于學(xué)生熟練掌握和運用。為此，從2012年開始，針對水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計章節(jié)，筆者重新編寫了教案、講義、課程課件，以及作業(yè)習(xí)題等授課資料。

2新規(guī)范下水泥路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力計算

由于規(guī)范中規(guī)定的水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計理論是采用設(shè)計驗算法，根據(jù)已知的交通量、道路等級、地區(qū)區(qū)劃，以及建筑材料等資料，初步擬定待設(shè)計結(jié)構(gòu)組合，然后對該結(jié)構(gòu)進行荷載應(yīng)力和疲勞應(yīng)力的分析計算，最后利用可靠度系數(shù)對結(jié)構(gòu)進行應(yīng)力的校核。新規(guī)范中突出的一點是除了上述驗算之外，還增加了道路最大荷載作用下結(jié)構(gòu)的應(yīng)力校核計算。新規(guī)范中對應(yīng)水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時的應(yīng)力計算方法如下[6]。

（1）荷載應(yīng)力。設(shè)計軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力σpr=krkfkcσps。

最重軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的最大荷載應(yīng)力σp，max=krkcσpm。

其中，σpm為最重荷載在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的混凝土板的最大荷載應(yīng)力。

kr為考慮接縫傳荷能力應(yīng)力折減系數(shù)，縱縫為設(shè)拉桿平縫時，kr=0.87～0.92（剛性和半剛性基層取低值，柔性基層取高值）；縱縫為設(shè)拉桿企口縫時，kr=0.76～0.84；縱縫為不設(shè)拉桿平縫或自由邊時kr=1.0。

kc為考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)，按公路等級查表16-24確定。

kf=Nνe為考慮設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)。

特別的，設(shè)計軸載PS和最重軸載Pm在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力（MPa）為：

σps=1.47×10-3r0.70h-2cP0.94s，

σpm=1.47×10-3r0.70h-2cP0.94m，

（3）極限狀態(tài)的校核。水泥混凝土路面“單層板”結(jié)構(gòu)設(shè)計中，根據(jù)水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的一些已知參數(shù)，查閱規(guī)范中相應(yīng)的表格，選定待設(shè)計路面結(jié)構(gòu)的可靠度系數(shù)，以及路面材料的彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值fr，在上面荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力計算的基礎(chǔ)上，最后利用γr （σp r + σtr ）≤fr ，γr （σp ，max + σt，max ）≤fr 進行校核。如果滿足，說明前面擬定的水泥路面結(jié)構(gòu)滿足荷載和溫度對它的綜合作用效果；否則對已擬定的水泥路面結(jié)構(gòu)各層進行重新擬定，并重復(fù)上述步驟進行計算。

關(guān)于水泥混凝土路面彈性地基“雙層板”“復(fù)合板”“有瀝青上面層”的水泥混凝土板的荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力，以及“加筋”水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計詳見最新規(guī)范。

二、教材選用和教學(xué)大綱的修改

（一）教材的選用

土木工程專業(yè)和交通工程專業(yè)培養(yǎng)方案中，都有路基路面工程這門課，分別為56和42學(xué)時。前幾年采用同濟大學(xué)出版社出版的教材[7]，瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計新規(guī)范出版后，全國陸續(xù)出版了基于新規(guī)范編寫的教材，故兩年前已經(jīng)改換為人民交通出版社出版的教材[8]。但由于JTG D40―2011《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》在2011年底才出版，目前使用的教材在水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計章節(jié)也還是舊的內(nèi)容，為此，筆者負責(zé)編寫了補充講義，作為這部分教學(xué)內(nèi)容的補充教材使用，使學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間便能夠?qū)W到最新的技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和先進的科技知識，實現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容與科技進步、行業(yè)技術(shù)規(guī)范的緊密結(jié)合。

（二）教學(xué)大綱的調(diào)整

由于上述教學(xué)內(nèi)容的增加和補充，致使2009年補充制定的路基路面工程課程教學(xué)大綱[3]與目前實際教學(xué)要求不符，為此將上述瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時涉及的多層體系換算教學(xué)內(nèi)容增加到教學(xué)大綱中，約2學(xué)時。考慮土木工程專業(yè)已提前開設(shè)彈性力學(xué)課程，講解了多層體系的理論分析內(nèi)容，因此，在滿足瀝青路面設(shè)計章節(jié)總學(xué)時不變的前提下，在路基路面工程授課中減少了2學(xué)時路面結(jié)構(gòu)彈性多層體系理論分析的授課內(nèi)容。

對水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計章節(jié)，由于新規(guī)范中的設(shè)計理論基本沒變，只是對應(yīng)的計算公式發(fā)生了變化，故將原來的授課內(nèi)容進行相應(yīng)的替換即可，授課學(xué)時基本不變。

另外，由于新規(guī)范出版后路面結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容和計算項目的增加，原來教學(xué)大綱中的習(xí)題課學(xué)時（4學(xué)時）已經(jīng)不能滿足授課需求。為了增加習(xí)題課授課學(xué)時，針對土木工程專業(yè)和交通工程專業(yè)的學(xué)生，從2010年開始另外增開了32學(xué)時的路基路面檢測選修課，其中有一部分試驗教學(xué)內(nèi)容和路基路面工程課程類似，經(jīng)學(xué)科組討論決定，將原來課程中試驗部分的授課學(xué)時（約4學(xué)時左右）減少2學(xué)時，用于增加瀝青和水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的習(xí)題課學(xué)時。

三、結(jié)語

根據(jù)教育部下發(fā)的有關(guān)普通高等學(xué)校本科專業(yè)建設(shè)的要求和內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)教學(xué)大綱文件中關(guān)于課程建設(shè)的要求，課題組對最新出版規(guī)范進行研究。經(jīng)過學(xué)院教學(xué)委員會的同意，對路基路面工程課程的授課內(nèi)容和教學(xué)大綱作了部分修改和調(diào)整，涉及的內(nèi)容有以下4點：

（1）增加了瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計章節(jié)中多層體系換算的授課教學(xué)計劃，對應(yīng)地減少了路面結(jié)構(gòu)彈性多層體系理論分析的授課學(xué)時。

（2）根據(jù)最新規(guī)范，對水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計章節(jié)的內(nèi)容全部進行替換。

（3）增加路面結(jié)構(gòu)設(shè)計章節(jié)中的習(xí)題課授課內(nèi)容，同時減少路基路面工程課程中試驗方面的授課學(xué)時。

（4）針對上述修改內(nèi)容，編寫了課程的多媒體課件，具體修改、制定了2009版教學(xué)大綱和對應(yīng)的教學(xué)計劃。

另外，還將已經(jīng)購買的正版HPDS2006路面設(shè)計軟件升級到HPDS2011，方便按最新規(guī)范進行演示教學(xué)。在2009級學(xué)生的實踐和調(diào)查回訪中，學(xué)生普遍反映教學(xué)效果良好，說明基于最新出版規(guī)范，對路基路面工程課程教學(xué)內(nèi)容的改革有利于提高教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻：

[1] 宋高嵩，張春萍，王劍英.路基路面工程課程教學(xué)改革探討[J].哈爾濱學(xué)院學(xué)報，2002，23（8）：152-153.

[2] 馬培建，朱亞光.土木工程專業(yè)路基路面課程教學(xué)內(nèi)容及方法探討[J].高等建筑教育，2003，12（3）：41-43.

[3]內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)理論課教學(xué)大綱（土木工程學(xué)院道交系部分）[Z].2009.

[4] 教育部高等教育司.普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄和業(yè)介紹[M].北京：高等教育出版社，1998.

[5] 中華人民共和國交通部.JTG D5―2006瀝青混凝土路面設(shè)計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2006.

[6] 中華人民共和國交通部.JTG D40―2011公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[7] 陸鼎中，陳家駒.路基路面工程[M].上海：同濟大學(xué)出版社，2006.

[8] 鄧學(xué)均.路基路面工程[M].3版.北京：人民交通出版社，2009.

Research on the timely innovation of teaching program for pavement structural design based on the new specification

SONG Yunlian，LIN Min，HU Bing

篇（2）

1、 前言

門式剛架以質(zhì)量輕、施工周期短、柱網(wǎng)布置靈活、綜合效益高的特點在工業(yè)廠房中得到廣泛的運用。對于此類結(jié)構(gòu)的計算，《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》適用于主要承重結(jié)構(gòu)為單跨或多跨實腹門式剛架、具有輕型屋蓋和輕型外墻、無橋式吊車或有起重量不大于20噸的A1～A5工作級別橋式吊車或3噸懸掛式其重機的單層房屋鋼結(jié)構(gòu)。平時遇到的門式剛架結(jié)構(gòu)形式的煉鐵、煉鋼、軋鋼廠房的起重量大多超過20噸，甚至有的達到幾百噸，已超過了門式剛架規(guī)程的使用范圍，如何使用程序合理參數(shù)計算此類大噸位吊車結(jié)構(gòu)是值得我們?nèi)ヌ接懙膯栴}。

有大噸位吊車的門式剛架結(jié)構(gòu)類型一般下柱采用格構(gòu)式截面，上柱采用焊接實腹工字形截面，梁采用變截面實腹工字形梁（圖一）。從這類結(jié)構(gòu)安全性考慮，提供以下建議，供設(shè)計人員參考。

圖一

2、 規(guī)范的選用

吊車起重量大于20噸的門式剛架類型的鋼結(jié)構(gòu)廠房，已超出了門式剛架規(guī)程適用范圍，應(yīng)按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的要求整體分析和控制。屋面梁受彎的同時存在一定的軸力，應(yīng)該按壓彎構(gòu)件計算；由于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中梁是按純受彎構(gòu)件進行計算，不會考慮軸力的影響，且鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范沒有具體給出變截面梁壓彎構(gòu)件計算公式，如果仍按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范計算，有些不妥，應(yīng)該按壓彎構(gòu)件驗算強度和穩(wěn)定，因此建議屋面梁按門式剛架規(guī)程計算公式進行驗算。

3、 柱計算長度

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范5.3.4條規(guī)定了單層廠房階性形柱的計算長度的計算方法。 當(dāng)粱與柱剛接連接時，采用鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范STS程序自動按附表D-4、D-6確定剛接排架柱的計算長度。附表D-4、D-6是根據(jù)柱頂能移動但不轉(zhuǎn)動，柱底固接，各階柱線剛度確定的計算長度系數(shù)。一般實腹柱與實腹梁剛度很難達到這種約束條件，這樣可能會導(dǎo)致各階柱計算長度系數(shù)偏小的情況，計算結(jié)果偏不安全。如果廠房跨度比較大，屋面梁與上柱的截面剛度相差不大的情況下我們可以近似柱頂設(shè)為鉸接，按照鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范附表D-3、D-5鉸接排架柱確定柱的計算長度系數(shù)驗算柱的穩(wěn)定，這是一種偏安全的處理辦法，當(dāng)然精確的計算需要靠有限元方法來完成。

4、 側(cè)移的控制

門式剛架規(guī)程規(guī)定有吊車駕駛室剛架柱頂位移設(shè)計值限值為1/400，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范附錄A.2規(guī)定風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下有橋式吊車的單層框架的柱頂位移限值為1/400，因此，在水平力作用下（吊車水平力、風(fēng)荷載）大于20噸的吊車的剛架柱頂位移設(shè)計值限值建議控制在 1/400。在地震力作用下，尤其是高烈度地區(qū)，如果柱頂位移控制在1/400需要截面做得很大，顯得很不經(jīng)濟，我們可以參考建筑抗震規(guī)范框架的位移1/250控制。

吊車梁頂面處由一臺吊車水平荷載所產(chǎn)生的變形，鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范只對A7、A8重級吊車廠房作了規(guī)定：Hc/1250（按平面結(jié)構(gòu)圖形計算），對輕、中級沒有做具體規(guī)定。輕、中級吊車梁頂面處變形設(shè)計人可根據(jù)具體情況和以往的經(jīng)驗靈活把握，最低要求不能超過1/400；同時要求避免由于變形太大出現(xiàn)卡軌，影響吊車正常運行。對于中級工作吊車吊車梁頂面處變形筆者建議宜按1/750控制。

5、 結(jié)語

本文簡述了大噸位吊車門式剛架在設(shè)計過程常遇的一些問題，做了一些總結(jié)和建議，以便于設(shè)計人員之間的交流和提高，做到設(shè)計既經(jīng)濟合理，又能保證安全。

參考文獻

(1) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［M］.CECS102:2002.中國計劃出版社，2003.

篇（3）

關(guān)鍵詞臨時立柱 臨時立柱基礎(chǔ) 連系梁截面

中圖分類號：TU921 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

1引言

一號橋站是成都地鐵3號線一期工程中的一個中間站，無換乘，為地下二層雙柱三跨12m島式車站，本站兩側(cè)區(qū)間為盾構(gòu)區(qū)間，盾構(gòu)機從北向南過站。車站位于紅星路-府青路與建設(shè)北路-星輝東路交叉口，主體沿紅星路-府青路布置，附屬分布在紅星路-府青路兩側(cè)，A出入口及1號風(fēng)道部分處于機動車路面下的圍護結(jié)構(gòu)采用蓋挖法施工。

A出入口及1號風(fēng)道長63.6m，寬26.8m,第一道支撐采用鋼筋混凝土支撐，混凝土支撐截面采用600mm×800mm，第二道支撐采用鋼支撐,鋼支撐采用Φ609，t=14mm。沿長度方向設(shè)置一排臨時立柱。臨時立柱上第一道連系梁采用截面為600mm×800mm的鋼筋混凝土連系梁，第二道連系梁采用雙拼40C槽鋼。圍護結(jié)構(gòu)平面布置圖如下圖所示：

2臨時立柱和連系梁設(shè)計

2.1臨時立柱截面設(shè)計

臨時立柱根據(jù)《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）按軸心受壓構(gòu)件計算，其軸向力設(shè)計值：

（Nzl—水平支撐及柱自重產(chǎn)生的軸力設(shè)計值；Ni—第i層支撐軸力設(shè)計值；n—支撐層數(shù)）

臨時立柱采用格構(gòu)柱截面采用4根等邊角鋼L125X125X14,四塊綴板300X300X10間距是600mm， (臨時立柱高7.4m)，一邊高度方向約為9塊綴板，查型鋼表角鋼的線密度:26.2kg/m.綴板的線密度=0.3*0.1*7.85*1000=233.5kg/m.

因此格構(gòu)柱自重：

聯(lián)系橫梁采用槽40C,重：

混凝土撐作用在立柱上自重：

鋼支撐作用在立柱上自重：（支撐共1道）直徑609mm壁厚14mm其線密度為：205.429kg/m，

故：

根據(jù)里正深基坑的計算結(jié)果：第一道混凝土支撐的最大軸力標(biāo)準(zhǔn)值N=328.73kN，第二道鋼支撐的最大軸力標(biāo)準(zhǔn)值N=512.02 kN,

軍便梁上傳遞的荷載：

總共作用在立柱上的荷載值：

立柱長度：L=7.4m

立柱兩端鉸接，鋼支撐長度系數(shù)：；

立柱計算長度：

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)的規(guī)定：

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)5.1.3條查型鋼表L125X125x14如下圖所示的截面特性：

， ,,

根據(jù)材料力學(xué)知識計算該組合截面的慣性矩：(格構(gòu)柱截面400x400)

《根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)分肢對最小剛度軸的長細比，其計算長度取為：焊接時為相鄰兩綴板的凈距離l=600mm。

則換算長細比：（根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)5.1.3-3式）

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)表5.1.2對于格構(gòu)柱的截面分類對X,Y軸均為b類。

采用Q235B級鋼，查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)附表C-2

軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性系數(shù)：

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)5.1.2式）計算穩(wěn)定性：

(穩(wěn)定性滿足要求)

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)5.1.1式）計算強度：

（強度滿足要求）

結(jié)論：臨時立柱采用直徑截面為400x400mm，四角采用L125x125x10的角鋼，綴板采用300x300X16,綴板凈距600mm的格構(gòu)柱滿足要求。

2.2臨時立柱基礎(chǔ)設(shè)計

根據(jù)《建筑樁基規(guī)范》(JGJ94-2008)（5.3.6式）單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值：（立柱樁徑為1200mm，根據(jù)≤建筑樁基規(guī)范≥(JGJ94-2008)屬于大直徑樁）

根據(jù)≤建筑樁基規(guī)范≥(JGJ94-2008)表5.3.6-2（碎石類土層），大直徑樁側(cè)阻，端阻尺寸效應(yīng)系數(shù)分別為：

樁周長：

根據(jù)《成都地鐵3號線詳細勘察階段一號橋站巖土工程勘察設(shè)計參數(shù)建議值表》：樁的極限側(cè)阻力和端阻力的標(biāo)準(zhǔn)值分別為：，立柱軸向力設(shè)計值為：1725.102kN。

=3.14x0.87358x120x3.5+0.87358x2500x1.1304

=1152.08+2468.74=3620.82kN

承載力特征值：

R=Quk/2=1810.4>1725.102

故承載力滿足要求。

2.3連系梁的設(shè)計

第一道臨時聯(lián)系橫梁采用兩道槽40C鋼。

聯(lián)系梁跨度取L=5.0m

聯(lián)系梁自重:

聯(lián)系梁上作用混凝土撐（截面600X800）傳來集中力（取聯(lián)系梁段第二道鋼支撐480.5kN）：

（取支撐自重+軸力的10%作用在連梁上）

假定鋼支撐集中力作用在跨中(按最不利位置考慮)，則

支座處最大彎矩：

兩道槽40c鋼抗彎截面系數(shù)：

第二道臨時聯(lián)系橫梁采用兩道槽40C鋼。

聯(lián)系梁跨度取L=5.0m

聯(lián)系梁自重:

聯(lián)系梁上作用鋼支撐（直徑609，壁厚14mm,傳來的集中力（取聯(lián)系梁段第二道鋼支撐軸力標(biāo)準(zhǔn)值501.12kN）：

（取支撐自重+軸力的10%作用在連梁上）

假定鋼支撐集中力作用在跨中(按最不利位置考慮)，則

支座處最大彎矩：

雙槽40c鋼抗彎截面系數(shù)：

滿足要求。

參考文獻

[l] 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）

[2] 《建筑樁基規(guī)范》(JGJ94-2008)

篇（4）

中圖分類號：TU37 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

引言

預(yù)應(yīng)力外包U型鋼混凝土組合梁結(jié)構(gòu)體系是通過薄鋼板直接冷彎或用冷彎薄壁型鋼焊接成U型截面，然后截面內(nèi)部填充混凝土作為T行梁的肋部，翼緣為現(xiàn)澆混凝土板，使用后張法施工在受拉區(qū)施加預(yù)應(yīng)力，使構(gòu)件起拱以滿足控制裂縫寬度和滿足更大跨度的要求。外包鋼與內(nèi)部混凝土變形協(xié)調(diào)，共同受力。這種結(jié)構(gòu)克服了鋼筋混凝土抗拉強度低的弱點，提高了鋼材的屈曲承載力，改善了結(jié)構(gòu)的延性，使其整體穩(wěn)定性優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)和型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)；另外U型鋼部件可以作為組合梁的永久性模板，施工方便。目前，針對預(yù)應(yīng)力外包鋼混凝土組合梁的研究已經(jīng)得到國內(nèi)外工程界的廣泛關(guān)注，本文在此情形下建立了預(yù)應(yīng)力外包U型鋼混凝土組合梁正截面受彎承載力的計算公式，具有現(xiàn)實意義。

計算的基本假定

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》和《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，現(xiàn)對預(yù)應(yīng)力外包U型鋼混凝土組合梁正截面抗彎承載力計算假定如下：

（一）、平截面假定。彎曲過程中梁的截面仍保持為平面并且與變形后的梁軸垂直。橫向剪應(yīng)變?yōu)?，橫向纖維無擠壓，梁軸無水平方向伸縮。

（二）、計算中的混凝土壓應(yīng)力取等效矩形應(yīng)力，并且不考慮混凝土抗拉強度。

（三）、在混凝土翼緣板的有效寬度范圍內(nèi)，外包U型鋼與混凝土之間有可靠的抗滑移措施，在這一寬度內(nèi)，認為混凝土與外包鋼可以形成組合截面共同工作。

（四）、組合梁在彎矩作用下由于外包鋼內(nèi)填充了混凝土而不易發(fā)生鋼梁的局部破壞和側(cè)向屈曲。

三、極限抗彎承載力的計算

基于以上假定，根據(jù)構(gòu)件截面中和軸位置的不同，討論組合梁正截面受彎承載力。

（一）、塑性中和軸在混凝土翼緣板內(nèi)

圖1 彎矩作用下組合梁正截面應(yīng)力形式（1）

此時滿足條件：

其中：——受壓鋼筋屈服強度

——預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強度設(shè)計值

——分別為翼緣與腹板鋼材的屈服強度，底版鋼材的屈服強度

——混凝土軸心抗壓強度

——混凝土等效矩形應(yīng)力系數(shù)。當(dāng)混凝土強度等級不超過C50時，分別取1.0和0.8。

——受壓鋼筋面積

——預(yù)應(yīng)力鋼筋面積

——分別為外包鋼腹板、底板、翼緣板的面積

由力的平衡條件：

此時，混凝土受壓區(qū)高度為：

對中和軸取矩得到預(yù)應(yīng)力組合梁的極限受彎承載力：

其中：——組合梁極限受彎承載力

——外包U型鋼底板厚度

（二）、塑性中和軸在外包U型鋼腹板內(nèi)

圖2 彎矩作用下組合梁正截面應(yīng)力形式（2）

此時滿足條件：

由力的平衡條件：

此時，混凝土受壓區(qū)高度為：

對中和軸取矩得到預(yù)應(yīng)力組合梁的極限受彎承載力：

其中：——受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋至受拉邊緣的距離

結(jié)論

根據(jù)以往對梁的實驗和理論分析來看，梁的破壞形態(tài)有三種：正截面受彎破壞；斜截面受剪破壞；組合梁混凝土翼緣板與鋼腹板交界處縱向滑移破壞。在滿足抗剪滑移的前提下，本文根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的要求推導(dǎo)出的公式是合理的。

參考文獻

GB50010-2002 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范【S】.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002

GB20017-2002 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范【S】.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003

篇（5）

Abstract: a complex engineering being long 100 meters, width 21 meter glass corridor, the steel structure stents to support. The steel structure in support of their own strength, bearing capacity, deformation link ability; At the same time, considering the deformation of the concrete structure of steel structure stents influence; In addition, through the whole stability of the finite element analysis, effectively reduced the component sections.

Keywords: glass corridor, steel structure bracket, and the overall stability finite element analysis

中圖分類號： TU391文獻標(biāo)識碼：A文章編號：

一、引言

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展及鋼材產(chǎn)量的日益增加，鋼結(jié)構(gòu)長廊在建筑行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)一方面可長廊化制作，減少現(xiàn)場施工的工作量，施工周期短，同時由于其自重輕、結(jié)構(gòu)荷載小，減少了地基處理的工作量和費用，并有利于抗震，給投資方帶來較好的經(jīng)濟效益和社會效益；另一方面由于其材料本身的性能好，強度高，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比結(jié)構(gòu)斷面小，在長廊布置中可以節(jié)省一部分空間，更容易滿足工藝靈活布置的要求。根據(jù)現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，承重結(jié)構(gòu)應(yīng)進行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計，而承載能力極限狀態(tài)包括構(gòu)件與連接的強度破壞、疲勞破壞和因過渡變形而不適應(yīng)繼續(xù)承載，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件喪失穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系和傾覆；正常使用極限狀態(tài)包括影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用或外觀的變形，影響正常使用或耐久性能的局部破壞。然而一般設(shè)計人員多關(guān)注結(jié)構(gòu)的強度與變形問題，對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題的關(guān)注程度遠遠不夠。根據(jù)筆者在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一些經(jīng)驗，認為一個成功的玻璃長廊鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計必須解決好其穩(wěn)定設(shè)計及構(gòu)造措施的問題，且在使用規(guī)范過程中尚應(yīng)避免孤立或片面地對規(guī)范條文進行理解。

二、工程概述

某塔樓裙房屋面在N-02~N-05軸線間存在長度達100米，寬度達21米用于覆蓋走廊的玻璃罩，玻璃罩大部分是從FL.05M（標(biāo)高+21.700m）與FL.05（標(biāo)高+23.700m）開始，但在N-X軸線以北存在一部分從FL.01（標(biāo)高+0.00m）開始的玻璃罩。

考慮到鋼結(jié)構(gòu)截面較小，對建筑立面的影響小，并且可以在主體結(jié)構(gòu)完工后再施工上面鋼結(jié)構(gòu)部分，因此玻璃罩的支承系統(tǒng)采用鋼結(jié)構(gòu)。由于部分支承玻璃連廊的鋼架構(gòu)支架從裙房混凝土結(jié)構(gòu)樓面升起，部分從地面升起，因此鋼結(jié)構(gòu)支架柱的長度不一致，計算長度也不一樣，其對穩(wěn)定的要求也不一樣。

由于鋼結(jié)構(gòu)柱的長度不一致，嵌固位置不一樣，因此采用大型空間結(jié)構(gòu)分析有限元程序Sap2000進行分析。

二、線彈性的分析

對于支承玻璃罩的鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，進行了豎向荷載、風(fēng)荷載、地震作用、溫度作用以及支承鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的下部混凝土結(jié)構(gòu)的相對位移作用下的受力分析，以驗算其是否具有足夠的承載力和剛度。

（1）在豎向荷載（DL+LL）作用下，鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的變形如下圖所示，其最大撓度為41mm，為其跨度（21m）的1/512，滿足規(guī)范不大于1/400的要求。

（2）在風(fēng)荷載和地震作用下，鋼結(jié)構(gòu)的變形見下圖，在風(fēng)作用下的最大側(cè)移為27mm，層間位移角為1/407，滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017-2003中層間相對位移不超過1/400的要求；在地震作用下最大側(cè)移為3mm，層間位移角為1/3667，遠小于抗震規(guī)范的限值1/300。

風(fēng)荷載作用下變形簡圖 地震作用下變形簡圖

（3）在30攝氏度溫差作用下，鋼結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的軸力分布見下圖，產(chǎn)生的最大軸力為251.923kN，此軸力在截面上產(chǎn)生的應(yīng)力僅為3.5MPa，可見溫度變化對于鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的影響很小。

（4）鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的下部裙房兩部分之間在風(fēng)荷載和地震作用下產(chǎn)生的最大相對位移差分別為2.331mm和2.097mm，在這兩種相對變形作用下鋼結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的軸力見下圖，兩種情況下產(chǎn)生的最大軸力分別為9.87kN和8.93kN，此軸力在截面上產(chǎn)生的應(yīng)力分別為0.144Mpa和0.131MPa，可見由于下部相對變形較小并且上部鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的相對剛度較小，下部結(jié)構(gòu)相對變形在上部鋼結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的應(yīng)力基本上可以忽略不計。

風(fēng)荷載作用下底部位移差產(chǎn)生的軸力 地震作用下底部位移差產(chǎn)生的軸力

三、鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的分析

穩(wěn)定性是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一個突出問題，在各種類型的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，都會遇到穩(wěn)定問題。該問題也是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中急待解決的主要問題，一旦出現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)事故，不但對經(jīng)濟造成嚴(yán)重的損失，甚至?xí)斐扇藛T的傷亡，所以我們在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一定要把握好這一關(guān)。目前，鋼結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)過的失穩(wěn)事故大多由于設(shè)計者的經(jīng)驗不足，對結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的穩(wěn)定性能不夠清楚，對如何保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定缺少明確概念，造成結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)不應(yīng)有的薄弱部位。因此，在設(shè)計中應(yīng)該明確在鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計中的一些基本概念，才能更好地處理鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題。

由于鋼結(jié)構(gòu)支架柱的長度不一致，計算長度也不一樣，直接從地面升起的鋼結(jié)構(gòu)支柱若要按照《高層民用剛結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ-99-98中框架柱長細比要求進行設(shè)計的話，構(gòu)件斷面需要邊長為1300mm的鋼管柱，但承載力富余非常大。而從裙房混凝土結(jié)構(gòu)屋面升起的鋼結(jié)構(gòu)柱，構(gòu)件斷面僅需要邊長為600mm的鋼管柱。為了建筑美觀、同時也為了節(jié)省造價，避免不必要的浪費，統(tǒng)一將所有鋼結(jié)構(gòu)支架柱取為斷面為600mm的鋼管柱。鋼架構(gòu)支架的整體穩(wěn)定以及鋼結(jié)構(gòu)支架柱的桿件穩(wěn)定都通過整體屈曲分析驗算進行保證。

采用Sap2000進行整體驗算時，為了真實反映結(jié)構(gòu)的屈曲特性，將鋼結(jié)構(gòu)桿件進行細分，所有細分后的單元長度都不超過1米。

為了驗證鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性，進行了了幾種荷載組合工況下的特征屈曲分析。這幾種荷載組合工況下發(fā)生第一階屈曲時的荷載系數(shù)如下表所示：

荷載組合工況 第一階屈曲模態(tài)的荷載系數(shù)

1.35DL+0.98LL 59.16311

1.2DL+1.4LL 63.63906

1.2DL+1.4LL+0.98WINDX 63.30373

1.2DL+0.98LL+1.4WINDX 62.98228

1.2DL+1.4LL+0.98WINDY 63.93550

1.2DL+0.98LL+1.4WINDY 66.41098

上表中荷載系數(shù)的意義是：在該種荷載工況作用下，發(fā)生屈曲時所需施加的荷載是已經(jīng)施加的荷載的倍數(shù)。通常荷載系數(shù)大于10就可以認為結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定沒有問題，不需要作進一步的分析，同時也可以不考慮P-Delter效應(yīng)的影響。從上表中可以看出，在幾種荷載組合工況下的荷載系數(shù)都遠大于10，因此鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性沒有問題。

四、結(jié)論

從上面的分析結(jié)果可知：該支承玻璃長廊的鋼結(jié)構(gòu)支架系統(tǒng)，在荷載因素非荷載因素作用下的承載力、剛度、變形能力都滿足要求。同時也滿足正常使用狀態(tài)下玻璃長廊的使用要求。另外，通過鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗算，不僅保證了鋼架構(gòu)支架的整體穩(wěn)定和支架柱的桿件穩(wěn)定，同時避免了按照規(guī)范要求所導(dǎo)致的構(gòu)件斷面過大，不美觀、不經(jīng)濟的問題。

參考文獻

[1] 《鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）

[2] 《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)剛結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS 102:2002）

[3] 夏志斌,潘有昌 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論. 高等教育出版社. 1988.

[4] 陳紹蕃.鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計指南. 中國建筑工業(yè)出版社，1995.

篇（6）

關(guān)鍵詞：軸心受壓柱；箱型焊接截面；整體穩(wěn)定；有限元分析

Key words: column under axial compression; box welded column; overall buckling; the infinite element analyze

中圖分類號：TH12 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1006-4311（2010）36-0157-03

0引言

自從人類開始應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)以來，鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展始終是與鋼材材料特性和生產(chǎn)工藝的發(fā)展緊密相連的。正是鋼材材料的不斷改進，提高了鋼結(jié)構(gòu)的承載力、經(jīng)濟性能和使用性能，促進了鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用。對于軸心受壓構(gòu)件的受力性能與設(shè)計一直以來都被認為是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)與重點。建筑工程部于1954年頒布的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范試行草案》，代號規(guī)結(jié)-4-54[1]，就有了我國的第一條柱子曲線。此后，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范經(jīng)歷了74版，88版，一直到2003年4月建設(shè)部批準(zhǔn)并頒布的2003版GB50017―2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》[2]，我國對于軸心受壓鋼構(gòu)件的研究已處于世界領(lǐng)先水平。但是隨著材料科學(xué)的進步與冶金工藝的發(fā)展，高性能的鋼材在機械、船舶、橋梁、建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用已越來越多。針對鋼材性能改善，對于鋼結(jié)構(gòu)受力性能及設(shè)計的研究亦需要不斷完善。

1壓桿缺陷的影響

軸心受壓鋼構(gòu)件極限承載力的設(shè)計計算是以現(xiàn)實鋼壓桿缺陷為前提，以強度、穩(wěn)定理論為基礎(chǔ)建立起來的。現(xiàn)實的鋼壓桿是用彈塑性材料制成的，它既有幾何缺陷又有力學(xué)缺陷。幾何缺陷主要是桿件并非直桿，或多或少有一點初始彎曲，也可能有一點初始扭曲。另外，截面并非完全對稱，組合截面的制造偏差和構(gòu)件安裝偏差都可以使荷載作用線偏離桿件軸心，從而形成初始偏心。力學(xué)缺陷包括屈服點在整個截面上并非均勻以及存在殘余應(yīng)力。上述缺陷中對壓桿性能影響最大的是初始彎曲和殘余應(yīng)力。初彎曲的存在使軸心壓桿喪失穩(wěn)定的性質(zhì)發(fā)生了改變，這里不再累述。

殘余應(yīng)力在壓桿截面內(nèi)的分布變化多端，它既和軋制后的冷卻、焰割、焊接等過程有關(guān)，也和材料厚度和截面組成形式有關(guān)。同一型式但尺小不同的截面，殘余應(yīng)力分布還會有不小的差別，如軋制H型鋼翼緣的殘余應(yīng)力有時更接近于線性分布。軋制型鋼殘余應(yīng)力的絕對值不受其屈服點的影響。因此，隨著材料屈服點提高，殘余應(yīng)力的影響相對降低。焊接截面在焊縫處一般都有高達材料屈服點的殘余拉應(yīng)力。如果它的位置在截面的邊上，和它相平衡的殘余壓應(yīng)力又不大，則殘余應(yīng)力對壓桿的不利影響就不顯著。由于焊接殘余應(yīng)力的大小和材料屈服點無關(guān)，材料強度很高的焊接截面（f>430N/mm2）的殘余應(yīng)力可能達不到fy，它的影響也會比普通鋼材焊接截面的低，但低的程度和軋制型鋼的不完全相同。殘余應(yīng)力對壓桿性能的影響程度，主要取決于殘余壓應(yīng)力的大小，它的變化情況、分布寬度以及在截面上占據(jù)的部位。原因是殘余壓應(yīng)力使壓桿的一部分提前屈服，從而削弱桿件的剛度。

Rasmussen[3]等于1995年制作了6個焊接箱型柱，測定其殘余應(yīng)力及極限承載力，試件的截面尺寸及主要參數(shù)如表1、圖1所示。從圖表中可以顯示上述箱型焊接截面殘余應(yīng)力的分布情況。本文應(yīng)用文獻試驗數(shù)據(jù)，用以第3節(jié)進行有限元模型計算對比。

2軸心受壓鋼構(gòu)件受力性能

2.1 軸心壓桿的失穩(wěn)形式

軸心壓桿承載能力的極限狀態(tài)是喪失穩(wěn)定，完善彈性挺直桿失穩(wěn)的臨界力，可以由著名的歐拉公式算得，這些都是學(xué)過材料力學(xué)的人所熟知的。歐拉公式所給出的臨界力：

NE=π2EI/L2（1）

是桿件能夠繼續(xù)保持直線平衡形式的極限荷載，達到這一荷載后桿件就發(fā)生彎曲變形。然而，喪失直線形式的平衡并不一定是由直變彎，也可能由直變扭，即里扭轉(zhuǎn)屈曲：

N=（GIt+）（2）

式中：GIt是桿自由扭轉(zhuǎn)剛度；EIω是桿約束扭轉(zhuǎn)剛度。i0是截面關(guān)于剪心的極回轉(zhuǎn)半徑。

一根具體的軸心壓桿，達到承載能力的極限狀態(tài)時究竟呈彎曲屈曲還是扭轉(zhuǎn)屈曲，要看它的材料和截而特征EI，EIω，GIt以及長度l的大小。在工程實踐中，抗扭性能低，有可能出現(xiàn)能出現(xiàn)N

除了彎曲屈曲和扭轉(zhuǎn)屈曲外，軸心壓桿還有另外一種可能的失穩(wěn)形式，即彎曲和扭轉(zhuǎn)同時發(fā)生的彎扭屈曲。只有一個對稱軸的截面，剪心S和形心O不重合。當(dāng)桿件繞對稱軸oy彎曲時，產(chǎn)生的剪力不經(jīng)過截面剪心，必然導(dǎo)致桿件扭轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)截面繞對稱軸彎曲剛度較小，扭轉(zhuǎn)剛度也不大時，彎扭屈曲成為這種桿件承載能力的極限狀態(tài)。

對兩端鉸支且翹曲無約束的彈性桿，彎扭屈曲臨界力 由下式計算，即：

i20（Ny-Ny）（N-Ny）-N2yy2s=0（3）

式中 為按歐拉公式計算的繞y軸彎曲屈曲的臨界力； 為由式（2）計算的扭轉(zhuǎn)屈曲臨界力，ys為剪心坐標(biāo)。

此式可以化成：

Ny/Ny+Ny/N-k（）=1（4）

如果軸心壓桿采用沒有對稱軸的截面，則剪心坐標(biāo)不僅y不為零，xs也不為零。這時繞兩主軸彎曲都會伴隨有扭轉(zhuǎn)，使臨界荷載總是低于彎曲屈曲臨界力，也低于扭轉(zhuǎn)屈曲臨界力。不等邊的單角鋼就屬于這種情況。這類截面的桿件實際很少用作壓桿，也不宜采用。

2.2 軸壓構(gòu)件極限承載力的設(shè)計計算

對軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定計算采用多條柱子曲線開始于上個世紀(jì)七十年代。

美國里海大學(xué)（Lehigh University）的研究者于1972年提出了3條柱子曲線，代表112條曲線分成的3組，曲線1由30條曲線經(jīng)統(tǒng)計得出；曲線2由70條曲線經(jīng)統(tǒng)計得出；曲線3由12條曲線經(jīng)統(tǒng)計得出。

112條曲線都考慮了初彎曲和殘余應(yīng)力，采用最大強度理論得出[4]。美國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會（American Institute of Steel Construction）在其頒布的規(guī)范[5]中參考了上述研究成果，不過只采用了第2條柱子曲線，即采用單一柱子曲線。歐洲標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（European Institute for Stand-ardization）于2005年頒布了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范EN1993[6]。和以前的試用版僅為推薦使用、沒有強制約束效力不同，本次頒布的EN 1993規(guī)定其28個成員國應(yīng)在2010年之前全面修改本國的設(shè)計條文，以符合EN1993的規(guī)定。

EN 1993推薦了5條柱子曲線用于軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計。我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017[2]是在1988年頒布的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ)上修改而成。

新規(guī)范在保留老規(guī)范的3條柱子曲線的基礎(chǔ)上增加了第4條柱子曲線用于厚板截面的設(shè)計。

我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB-50017，軸壓構(gòu)件承載力的設(shè)計公式為：

NRd=φAf

其中f為鋼材的強度設(shè)計值，整體穩(wěn)定系數(shù)φ如圖所示

為了使用方便，φ曲線還應(yīng)該用比較簡便的公式來表達。公式采用Perry型式可以得到和曲線很接近的結(jié)果，即：

（1-φ）（1-λ2φ）=a（λ-0.2）λ （5）

或

φ=（6）

對于歐鋼協(xié)的a，b，c三條曲線，a分別取為：

a 曲線，a=0.206

b 曲線，b=0.339

c 曲線，c=0.489

板件厚度超過40mm的重型截面，翼緣外邊緣的殘余壓應(yīng)力很高。歐鋼協(xié)還為此增添了一條比c曲線更低的d曲線，它的a值可取為0.759。

我國為了采取多條柱曲線，做了大量計算分析和一部分實驗。結(jié)合我國的應(yīng)用情況，重點放在焊接H型鋼和雙角鋼組合截面上。其他截面如普通工字鋼、T形鋼和鋼管等也做了分析，最后歸納出三條曲線。

和歐鋼協(xié)的曲線不同的是沒有λ從0-0.2時的水平段。常用的雙角鋼T形截面、焰割邊的焊接工字形截面以及格構(gòu)式截面都歸入b曲線。因此b曲線將是設(shè)計中用得最多的曲線。

2.3 軸壓構(gòu)件極限承載力的設(shè)計計算比較

設(shè)計計算算例：fy=345MPa，E=2.1×1011Pa，長細比λ=30，80，150，按照美國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（AISC 360-05），歐盟鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（EN1993）和我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范計算得到的整體穩(wěn)定系數(shù)如表2所示。

由表中數(shù)據(jù)的比較可見，在工程常用的λ=80時，AISC規(guī)范的柱子曲線介于EN 1993和GB50017的a， b曲線之間。與EN 1993相比，GB 50017的a曲線略高于EN 1993中的a曲線。

3有限元模型計算比較

本文計算的6個超高強度鋼材焊接工形軸心受壓柱的幾何屬性如圖3和表1[1]所示，表1中，L為柱的長度，e為柱中截面處的總的幾何初始缺陷，等于柱中截面處的構(gòu)件初彎曲V0和荷載的初偏心e0之和。試件所用鋼板為焰切邊，采用氣體保護金屬極電弧焊焊接成工形截面。

有限元模型計算使用ANSYS通用有限元軟件。柱子采用BEAM188單元，每根柱沿長度方向劃分為50個等長單元。箱型截面采用PLANE82單元自定義劃分網(wǎng)格，存為截面信息文件。模型單元劃分見圖3。

模型采用Mises屈服準(zhǔn)則和雙線性隨動強化BKIN模型模擬理想彈塑性鋼材本構(gòu)關(guān)系。

殘余應(yīng)力采用文獻[3]實測殘余應(yīng)力值如表1所示 ，建立初始應(yīng)力文件，在分析時每個截面單元積分點從初始文件中讀入相同的殘余應(yīng)力值。

有限元計算得到的典型試件的極限變形狀態(tài)（z軸方向位移）。有限元計算得到的所有試件的極限承載力及其與試驗結(jié)果的對比如表3所示，其中，test為試驗值，RS表示采用殘余應(yīng)力分布模式用有限元計算得到的結(jié)果。

表3顯示了六根柱的極限承載（RS項）與計算模型的計算結(jié)果（TEST），從其結(jié)果的比較可以看出，殘余應(yīng)力的變化對鋼材焊接箱形截面軸心受壓柱整體穩(wěn)定承載力的影響較小，這與已有的相關(guān)研究結(jié)論一致。

4結(jié)論

通過對上述軸壓鋼構(gòu)件受力性能與設(shè)計計算的研究，可以得到以下結(jié)論：

①通過對壓桿缺陷的各因素比較分析，得出桿件的殘余應(yīng)力對極限承載力影響最為嚴(yán)重，并且隨著材料屈服點提高，殘余應(yīng)力的影響相對降低。

②AISC 360-05采用單一柱子曲線，因而不能充分考慮加工工藝、殘余應(yīng)力等因素對各種截面構(gòu)件穩(wěn)定承載力的影響；EN 1993和GB 50017分別采用5條和4條柱子曲線，較為科學(xué)的。

③通過有限元模型計算結(jié)果與已有文獻試驗的比較，得出考慮了幾何初始缺陷與殘余應(yīng)力的有限元分析可以準(zhǔn)確地計算試件的極限承載力。因此，可用來分析比較各種因素（截面形狀、材料性能、殘余應(yīng)力、初彎曲、初偏心等）的影響，能較方便的繪制出多柱子曲線。

參考文獻：

[1]中華人民共和國建設(shè)部.規(guī)結(jié)-4-54，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范試行草案[S].1954.

[2]GB 50017-2003 中華人民共和國建設(shè)部. 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].2003.

[3]K. J. R. RASMUSSEN， G. J. HANCOCK. Tests of high strength steel columns[J]. Journal of Constructional Steel Research， 1995，34（1）：27-52.

篇（7）

中圖分類號：TU391文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

工程概況

本工程為煙臺恒達機械有限公司廠房。軸線尺寸為150mx（90m+1m+90m），柱距為7.5m。30m六連跨。1～4軸線為頂棚廠房，5～8軸線為廠房。1～2軸線跨內(nèi)設(shè)有一臺中級軟鉤橋式30T/5T吊車，及一臺中級軟鉤橋式20T/5T吊車；2～3軸線、5～6軸線及6～7軸線跨內(nèi)設(shè)有兩臺中級軟鉤電動梁10T吊車；3～4軸線跨內(nèi)設(shè)有兩臺中級軟鉤橋式20T/5T吊車；7～8軸線跨內(nèi)設(shè)有一臺中級軟鉤電動單梁10T吊車及一臺中級軟鉤電動單梁5T吊車，牛腿標(biāo)高均為8.200。頂棚廠房及廠房標(biāo)高1.200以下為磚墻，頂棚廠房及廠房標(biāo)高1.200以上均為單層壓型鋼板；屋面均為單層壓型鋼板。廠房屋面含有采光及口徑為500mm的通風(fēng)器，具置見建筑施工圖，檐口標(biāo)高為13.000，軸線1，4、5及8設(shè)有組織內(nèi)天溝排水，屋面排水坡度8％。

結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 荷載取值

⑴、屋面恒載： 0.30KN/m2（不含剛架自重）

⑵、屋面活載：0.50KN/m2

⑶、基本風(fēng)壓：0.55KN/m2（n=50）（地面粗糙度為B類）

⑷、基本雪壓：0.40KN/m2（n=50）

⑸、詳見《山東光明起重機械有限公司》產(chǎn)品樣本，其中：（a）、“中級軟鉤橋式30T/5T”依據(jù)“中級軟鉤橋式32T/5T”；（b）、“中級軟鉤電動單梁10T、5T吊車”分別依據(jù)“中級軟鉤橋式10T、5T吊車”。

⑹、抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度值為0.10g：第一組。

2.2 結(jié)構(gòu)選型

根據(jù)建筑設(shè)計和使用要求，此工程的結(jié)構(gòu)安全等級為二級。

㈠、《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程――總則》1.0.2本規(guī)程適用于主要承重結(jié)構(gòu)為單跨或多跨實腹式剛架、具有輕型屋蓋和輕型外墻、無橋式吊車或有起重量不大于20t的A1~A5工作級別橋式吊車或3t懸掛式起重機的單層房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制作和安裝。因此本工程1～4軸線處剛架已經(jīng)超出《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，按參照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》剛架的規(guī)范檢驗需滿足《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010的相關(guān)說明，開始方案選型時,①選用格構(gòu)式鋼柱（ 吊車噸位≥50t 時選用）（綴板，綴條及靴梁）用鋼量太大、②選用上下階柱（ 吊車噸位≥20t 時選用）上下階截面懸殊不大、③采用上下統(tǒng)一的截面，經(jīng)過比較，采用此種。但是5～8軸線處剛架可仍參照《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。

㈡、此工程原方案設(shè)計橫向180m未設(shè)溫度伸縮縫，然而參照《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定：4.3.1門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的溫度區(qū)段長度（伸縮縫間距）應(yīng)符合下列規(guī)定：縱向溫度區(qū)段不大于300m，橫向溫度區(qū)段不大于180m，設(shè)置雙柱。（詳見附圖一）

㈢、參照《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定：4.5.2支撐和剛性系桿的布置宜符合下列規(guī)定：7 在設(shè)有帶駕駛室且起重量大于15t橋式吊車的跨間，應(yīng)在屋蓋邊緣設(shè)置縱向支撐桁架。（詳見附圖二）

㈣、在《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定：6.5.3剛架柱間支撐的內(nèi)力，應(yīng)根據(jù)該柱列所受縱向風(fēng)荷載，吊車縱向制動力及地震水平作用力。（詳見附圖三）

㈤、在《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定：8.2.5 構(gòu)件的安裝應(yīng)符合下列規(guī)定： 10 剛架和支撐等配件安裝就位，并經(jīng)檢測的校核幾何尺寸確認無誤后，應(yīng)對柱腳底板和基

礎(chǔ)頂面之間的空間采用灌漿料填充。二次灌漿的預(yù)留空間，當(dāng)柱腳鉸接時不宜大于50mm，柱腳剛接時不宜大于100mm。（詳見附圖四）。上述眾多說明是《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS 102：2002與《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS 102：98不同之處。

2.3設(shè)計計算

此工程采用PKPM-STS 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件進行分析，該軟件經(jīng)過專家鑒定，目前在眾多設(shè)計院使用，該軟件是安全、可靠的。該程序進行內(nèi)力和位移的分析、計算，而且許多設(shè)計參數(shù)要認為設(shè)定，除生成結(jié)果文件pk11.out但是好多同行僅看配筋包絡(luò)和鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力比圖，往往忽略超限信息輸出。

2.4結(jié)果分析

由于本工程1～4軸線處剛架已經(jīng)超出《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，這樣在梁應(yīng)力及撓度滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，規(guī)范檢驗的前提下，梁柱截面――腹板高厚比，翼緣的寬厚比還應(yīng)滿足《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010要求。這一點容易引起很多同行的忽視。但是5～8軸線處剛架可仍參照《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。

三，結(jié)論

通過該工程的設(shè)計，可以系統(tǒng)的了解設(shè)計過程，并且注意一些容易忽視的細節(jié)，讓同行引以為鑒，更好的解決設(shè)計過程中的一些實際問題。關(guān)于設(shè)計過程中支撐布置、柱腳設(shè)計、屋面次結(jié)構(gòu)設(shè)計、吊車梁及車擋等相關(guān)構(gòu)件的設(shè)計，因各鋼結(jié)構(gòu)教程及設(shè)計手冊中敘述過多，在此不在累述。

參考文獻

主編單位：中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會建筑鋼結(jié)構(gòu)委員會中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究所

門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CECS 102:2002）。北京：中國計劃出版社，2003

中華人民共和國建設(shè)部主編，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009-2001）。北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002

中華人民共和國建設(shè)部主編，建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB 50011-2010）。北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010

篇（8）

中圖分類號：TP319；TD53 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（c）-0120-02

1 目前鋼結(jié)構(gòu)井架常用的計算方法

1.1 傳統(tǒng)的計算方法

以前鋼井架的計算大多將其簡化為平面桁架結(jié)構(gòu)，對荷載進行簡化和分析，然后根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范進行計算。這種計算方法，對于規(guī)則的井架結(jié)構(gòu)，計算精度尚能滿足要求。但對于稍微復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)井架來說，該計算方法就顯得力不從心，其計算精度也很難滿足工程需要。

1.2 現(xiàn)代鋼井架的設(shè)計方法

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外能夠進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的軟件如雨后春筍般開發(fā)出來。和傳統(tǒng)的計算方法相比，這些軟件都可以空間建模，實現(xiàn)空間井架結(jié)構(gòu)的計算與分析。SAP2000軟件被譽為結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計軟件的常青樹，SAP是“Structural Analysis Program”的縮寫，從它的縮寫也可以看出，該軟件主要應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的設(shè)計與分析。

2 基于SAP2000的鋼井架結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 SAP2000簡介

SAP2000是美國CSI公司產(chǎn)品，在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用[1]。除去滿足的構(gòu)造及使用功能之外，鋼結(jié)構(gòu)井架設(shè)計的核心工作就是對各構(gòu)件的截面進行設(shè)計。傳統(tǒng)的設(shè)計方法都是初選構(gòu)件截面尺寸，然后進行受力驗算，從而判斷截面的選取是否滿足要求。對于設(shè)計者來說，截面不能選太大，當(dāng)然也不能太小，確定構(gòu)件截面的過程是一個反復(fù)試算的過程，工作量相對來說很大。SAP2000恰恰在這方面有其獨特之處，它可以根據(jù)程序設(shè)定的位移或周期目標(biāo)對構(gòu)件截面進行分析，如果截面不滿足要求，程序可以自動選擇截面再進行計算，重復(fù)這個過程，直至截面滿足要求為止。所以，SAP2000在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方面優(yōu)勢明顯[2]。

2.2 基于SAP2000的鋼井架結(jié)構(gòu)設(shè)計

某煤礦礦井，擬設(shè)計井架為單斜撐式鋼井架，單繩提升。擬設(shè)計鋼井架立架四角柱及主斜撐均采用H型鋼HM390×300×10×16，立架四角柱之間用H型鋼HN350×175×7×11在水平方向相連。其余構(gòu)件選擇的型鋼型號有H型鋼HN194×150×6×9、角鋼L75×8等。因井筒防墜緩沖裝置、罐道拉緊裝置、防撞鋼絲繩拉緊裝置皆設(shè)于天輪平臺之上，天輪平臺為井架主要受力部位，設(shè)計天輪平臺采用40號工字鋼作骨架。

2.2.1 計算的一般規(guī)定

《礦山井架設(shè)計規(guī)范》5.1.1明確說明，井架結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)可按彈性理論分析[3]。井架Y構(gòu)上的荷載，對不同工況進行分析，取最不利工況作為結(jié)構(gòu)分析的荷載工況。根據(jù)《礦山井架設(shè)計規(guī)范》，單斜撐井架，立架支座采用鋼接處理，斜撐支座簡化為鉸接，立架與斜撐之間由于為單繩提升所以簡化為鋼接。

2.2.2 SAP2000中計算模型的建立

該算例在SAP2000中的計算模型如圖1所示，因天輪平臺是主要受力結(jié)構(gòu)，建模時將平臺護欄等構(gòu)件略去不計。桿件截面與桿件單元在SAP2000中可以獨立定義，然后再指定給單元。該程序中，幾乎涵蓋了目前結(jié)構(gòu)中常用的所有截面形式，這是其他軟件所不能具備的。

2.2.3 井架結(jié)構(gòu)線性靜力分析

模型中，斜撐采用鉸支座，立柱采用固定支座。以鋼絲繩的破斷力作為計算工況為例對井架進行分析。將作用在井架上的荷載分別計算水平分力106 kN與垂直分力396 kN，并施加在平臺梁上。

篇幅所限，此處僅給出鋼井架受力后的位移圖（為了分析方便，圖中位移大小為實際位移的60倍）。分析圖2位移圖可以看出，整個井架位移最大產(chǎn)生在平臺梁上，而斜撐的位移量很小，幾乎可以不計。通過提取平臺梁荷載作用點處的位移發(fā)現(xiàn)，此處在水平方向的最大位移為3.4 mm，在豎直方向上的最大位移為3.9 mm，完全滿足鋼井架的使用要求。

2.2.4 鋼結(jié)構(gòu)截面優(yōu)化設(shè)計

首先運行結(jié)構(gòu)分析選項，結(jié)構(gòu)分析完成后運行鋼框架設(shè)計選項，進行構(gòu)件截面分析。分析后，程序界面中會顯示計算結(jié)果圖。如果圖中有紅顏色的構(gòu)件，表示該構(gòu)件不符合要求，需要重新修改構(gòu)件截面。該算例中，SAP2000計算后顯示10根使用角鋼L75×8的構(gòu)件不符合設(shè)計要求，通過程序重新選擇角鋼L100×10，計算后顯示構(gòu)件截面符合要求。

3 結(jié)語

SAP2000軟件界面友好，具有交互優(yōu)化設(shè)計功能，在構(gòu)件截面設(shè)計中優(yōu)勢明顯。利用SAP2000進行礦山鋼井架結(jié)構(gòu)設(shè)計，操作簡單，設(shè)計人員極易掌握。在今后的井架結(jié)構(gòu)設(shè)計中，完全可以利用該軟件完成。

參考文獻

篇（9）

Abstract: In the design of steel frame, in order to carry out the stiffness, stability checking calculation of frame column, column length must be calculated by the formula, calculation lengths of a column should equal the height multiplied by the layer of post calculating length coefficient. According to the "Specification for design of steel structures" 5.3.3 to determine the calculation, changes in the scope of calculation length coefficient of steel frame of steel column are very large, so how to determine the calculation length coefficient of steel column is very important. This paper simply summarizes how to determine the design method of calculating length coefficient of steel frame columns and column.

Keywords: steel frame column; no support frame; weak support frame; strong support frame; the calculation length coefficient of elastic analysis;

中圖分類號：TU2

鋼框架結(jié)構(gòu)分為無支撐的純框架和有支撐框架。其中有支撐框架根據(jù)抗側(cè)移剛度的大小，分為強支撐框架和弱支撐框架。對應(yīng)不同的框架類型，采用不同的計算長度系數(shù)公式。那么我們首先應(yīng)該確定框架的類型。

無支撐的純框架指未設(shè)置任何支撐的框架結(jié)構(gòu)，它的失穩(wěn)形式屬于有側(cè)移失穩(wěn)。強支撐框架指以無側(cè)移模式失穩(wěn)的框架。弱支撐框架是指抗側(cè)移構(gòu)件的抗側(cè)剛度不足以使框架發(fā)生無側(cè)移失穩(wěn)的框架，它的失穩(wěn)形式同樣屬于有側(cè)移失穩(wěn)。此處，又引出了另外一個概念，框架的失穩(wěn)模態(tài)。那么如何判斷結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)形式呢，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的條文解釋對此做了說明，在無側(cè)移失穩(wěn)時，橫梁兩端的轉(zhuǎn)角大小相等方向相反；有側(cè)移失穩(wěn)時，橫梁兩端的轉(zhuǎn)角大小相等而且方向亦相同。

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)（支撐桁架、剪力墻、電梯井等）的側(cè)移剛度（產(chǎn)生單位側(cè)傾角的水平力）滿足公式

的要求時，為強支撐框架。當(dāng)支撐的側(cè)移剛度不滿足上述公式時，為弱支撐框架。和分別為第i層層間所有框架柱用無側(cè)移框架和有側(cè)移框架柱計算長度系數(shù)算得的軸壓桿穩(wěn)定承載力之和。本公式的本意是對支撐部分和框架部分分擔(dān)水平力的比例進行界定。當(dāng)支撐抗側(cè)剛度足夠大，即滿足本公式，框架分擔(dān)的水平力可以忽略不計，框架因不承擔(dān)水平力而無側(cè)移。對于有側(cè)移框架和無側(cè)移框架的定義，其實是針對雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系中的框架，根據(jù)其水平力的分擔(dān)比例來劃分的。多、高層建筑通常采用框架+支撐的雙重體系。在雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)中，框架承受的總水平力足夠小，則可以假設(shè)所有的水平力都由支撐機構(gòu)承受，框架本身不承受水平力，從而這個框架可以看作無側(cè)移框架即強支撐框架。不滿足上述規(guī)定的框架—支撐結(jié)構(gòu)體系中的框架，則是有側(cè)移框架即弱支撐框架。

下面，我們再來判別框架柱的設(shè)計法。目前，規(guī)范規(guī)定的框架柱的設(shè)計方法主要有一階彈性分析法和二階彈性分析法。一階彈性分析法不考慮框架結(jié)構(gòu)變形對內(nèi)力產(chǎn)生的影響，根據(jù)未變形的結(jié)構(gòu)作為計算圖形而建立靜力平衡條件，計算框架由各種荷載產(chǎn)生的內(nèi)力，然后將框架柱作為單獨的壓彎構(gòu)件進行設(shè)計。此時所得變形和荷載間呈線性關(guān)系，需要對框架柱進行一階線性內(nèi)力分析和穩(wěn)定計算。而框架在平面內(nèi)的穩(wěn)定計算則用框架柱的計算長度來考慮與柱相連構(gòu)件的約束影響。因此，一階分析只是一種簡化的近似方法。

二階彈性分析設(shè)計法是以變形后的體系作為計算圖形而后建立平衡條件，即考慮結(jié)構(gòu)變形對內(nèi)力產(chǎn)生影響的效應(yīng)（二階效應(yīng)）。其荷載與所得變形間呈非線性關(guān)系，框架在平面內(nèi)的穩(wěn)定計算采用框架柱的實際幾何長度。在進行二階分析的過程中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件被假定為無缺陷的理想構(gòu)件。所以，為求得真實的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，尚需考慮存在于結(jié)構(gòu)中的各種缺陷，如框架柱的安裝誤差、初彎曲和殘余應(yīng)力等。研究認為，這些缺陷可以綜合起來由附加的假象水平力（亦稱概念荷載）統(tǒng)一體現(xiàn)。因此規(guī)范規(guī)定，應(yīng)在每層柱頂附加假想水平力。 研究表明，影響假想水平力的因素很多，包括材料強度、框架層數(shù)、每層內(nèi)柱數(shù)和柱長細比，并給出相應(yīng)的修正系數(shù)。綜上，。其中，為第樓層的總重力荷載設(shè)計值。為框架總層數(shù)，研究表明，框架層數(shù)越多，構(gòu)件缺陷的影響越小，且每層柱數(shù)的影響亦不大。為鋼材強度影響系數(shù)，強度越高，則截面相對越小，使位移增大，故影響越大。

對于無支撐純框架，應(yīng)按有側(cè)移框架考慮，但也需要先用《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第3.2.8條判斷框架是否宜用二階分析。當(dāng)符合式時，說明框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度較小，不可忽略側(cè)移對內(nèi)力分析的影響，宜采用二階分析，以提高精確度。否則，可采用一階分析，按一階彈性分析方法計算框架柱的計算長度系數(shù)。

對于強支撐框架，按一階彈性分析法計算。框架柱的計算長度系數(shù)按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》附錄D無側(cè)移框架柱的計算長度系數(shù)確定。其值取決于和。、分別為相交于柱上端、柱下端的橫梁線剛度之和與柱線剛度之和的比值。當(dāng)橫梁與柱鉸接時，取橫梁線剛度為零，即=0。當(dāng)橫梁的慣性矩很大，即，或時，它近似于橫梁與柱剛接，取=10。對于底層框架柱，當(dāng)柱與基礎(chǔ)鉸接時，取=0，當(dāng)柱與基礎(chǔ)剛接時，取=10。

對于弱支撐框架，可直接計算出框架柱的軸壓桿穩(wěn)定系數(shù)進行計算。。式中，、分別是框架柱用《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》附錄D中無側(cè)移框架柱和有側(cè)移框架柱計算長度系數(shù)算得的軸心壓桿穩(wěn)定系數(shù)。

綜上，我們在進行鋼框架柱的設(shè)計時，應(yīng)先判斷出框架類型。對于無支撐框架，應(yīng)先分析宜采用一階彈性分析法還是二階彈性分析法。當(dāng)采用一階彈性計算內(nèi)力時，框架柱計算長度系數(shù)按有側(cè)移框架柱確定；當(dāng)采用二階彈性分析計算內(nèi)力時，框架柱計算長度系數(shù)取1.0，但每層柱頂應(yīng)附加假想水平荷載。對于強支撐框架，按一階彈性分析法計算，框架柱的計算長度系數(shù)按無側(cè)移框架柱的計算長度系數(shù)確定。對于弱支撐框架，則直接計算出框架柱的軸壓桿穩(wěn)定系數(shù)進行計算。

參考文獻

1，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003），中國計劃出版社

篇（10）

Abstract: this paper combine with the design work in the project, introduced the program some of the technical issues involved in the design process and discussion to determine program results from the structural arrangement, roof beams election shaped beam-column joints design, modeling, calculation, specification, support setting, retaining wall, wall design, several key aspects,.Key words: concrete columns; steel beams; structural design; their feelings and experiences

中圖分類號：TU375 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2104（2012）02-

門式剛架結(jié)構(gòu)以其自重輕、跨度大、施工周期短等優(yōu)點，早已成為建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的類型之一。近年來，由于防腐防火處理、后期維護等多方面的原因，一些業(yè)主提出采用混凝土柱代替門式剛架中的鋼柱。于是，這種混凝土柱鋼梁新型結(jié)構(gòu)形式也得到越來越多的應(yīng)用。

但是，對于設(shè)計人員而言，這種結(jié)構(gòu)類型目前還沒有相應(yīng)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)可以參照，這給設(shè)計工作帶來了很多麻煩，特別是對設(shè)計經(jīng)驗不豐富的新手，如果對這種結(jié)構(gòu)體系認識不清楚，盲目著手設(shè)計，可能會使結(jié)構(gòu)存在很多安全隱患，甚至造成結(jié)構(gòu)傾覆、垮塌等工程事故。

1、工程概況

本工程為一個成品存儲倉庫，長90m，寬30m，位于8度地震區(qū)，業(yè)主希望采用混凝土柱---輕鋼屋蓋結(jié)構(gòu)，檐口高5m，圍護墻為磚墻。

建筑方案初步定為：現(xiàn)澆混凝土柱，縱向柱距7.5m，柱外側(cè)貼砌240mm磚墻，鋼梁屋架，彩鋼板夾聚苯乙烯保溫板屋面，坡度1:10。

2、結(jié)構(gòu)平面布置

因倉庫長度為90m，依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》大于55m需設(shè)置伸縮縫，而依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，屋蓋伸縮縫的最小間距也可達120m，不需要設(shè)置。針對這一矛盾，有兩種方法解決：一是在縱向柱間設(shè)型鋼支撐，桿件連接的螺栓孔處理成長圓孔來消化溫度變形；二是設(shè)置雙柱，并在雙柱兩側(cè)屋蓋設(shè)置橫向水平支撐。

從保證倉庫整體性和施工方便性角度考慮，確定選用方案一。

3、屋面梁選形

這類混合結(jié)構(gòu)屋面梁的常見形式有兩種：梁底面接近水平的變截面實腹鋼梁和等截面人字形實腹鋼梁。

底平變截面實腹鋼梁結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，柱頂不產(chǎn)生水平推力及由水平推力產(chǎn)生的柱頂水平位移，柱底也無彎矩，柱子受力簡單，內(nèi)力較小，基礎(chǔ)面積也較小，但鋼梁在跨中屋脊處撓度較大，需增大梁截面，這給鋼梁焊接和施工增加了難度，同時也提高了造價。

等截面人字形實腹鋼梁結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，柱頂會產(chǎn)生一定的推力和水平位移，在計算和分析時比較復(fù)雜，但結(jié)構(gòu)形式比較簡單，制作和施工難度小，工程造價也相對較低。

結(jié)合本工程的特點及業(yè)主的要求，確定采用等截面人字形實腹鋼梁。

4、梁柱節(jié)點設(shè)計

排架柱采用現(xiàn)澆混凝土柱，柱底剛接。

柱頂與鋼梁的節(jié)點連接形式主要有剛接和鉸接兩種形式。

由于混凝土柱屬于脆性材料，鋼梁屬于彈性材料，即使通過加強配筋來提高柱頂?shù)目箯澕裟芰Γ瑑烧叩倪B接也很難達到剛接要求，且節(jié)點設(shè)計和施工都比較復(fù)雜，故一般不采用剛接，而使用鉸接形式。

按鉸接形式設(shè)計時，人字形鋼梁相當(dāng)于兩端鉸接的折線拱，應(yīng)按拱的受力特點進行計算。鋼梁與柱頂一般采用錨栓連接，螺栓不傳遞剪力，剪力由焊接于節(jié)點板底的抗剪鍵承擔(dān)，也有采用柱頂埋設(shè)預(yù)埋鋼板的方法與鋼梁拱腳連接。

對于較大跨度結(jié)構(gòu)，柱頂水平推力較大，會導(dǎo)致柱底彎矩和柱配筋很大，基礎(chǔ)面積也會偏大，提高了工程造價。本工程中倉庫的跨度為30m，屬于較大跨度結(jié)構(gòu)，按1:10的坡度計算，屋脊處的矢高達1.5m，跨中彎矩和撓度都會很大，由水平推力產(chǎn)生的柱底彎矩也非常大。

為解決這一問題，考慮在鋼梁底部增設(shè)拉桿來承受其產(chǎn)生的水平推力。梁柱節(jié)點采用4M30錨栓鉸接，拉桿可采用圓鋼或油浸鋼絞線。

5、建模計算和規(guī)范選擇

這類結(jié)構(gòu)的設(shè)計仍可采用PKPM軟件進行。用STS門式剛架的程序建模，順序跟設(shè)計門式剛架一樣，鋼梁與混凝土柱的連接連接形式改為鉸接，由于連接形式的不同，致使這種體系單榀剛架的受力與一般的門式剛架不同，設(shè)計時不能簡單的把門式剛架的鋼柱替換為混凝土柱，應(yīng)采用混凝土柱與鋼梁整體建模分析，并以整體分析的結(jié)果來設(shè)計基礎(chǔ)、混凝土柱的配筋與鋼梁。若把混凝土柱和鋼梁分開進行設(shè)計時，往往給設(shè)計結(jié)果帶來安全隱患。

在目前版本的STS中，可以考慮混凝土柱與鋼梁的整體建模，整體分析，程序會自動根據(jù)整體分析的結(jié)果，按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》進行混凝土柱配筋、驗算，按照選定的鋼梁構(gòu)件驗算規(guī)范進行鋼梁的驗算，在布置基礎(chǔ)的情況下，也能同時根據(jù)整體分析柱底力完成基礎(chǔ)的計算。

這類結(jié)構(gòu)已經(jīng)超出門規(guī)的使用范圍，參數(shù)設(shè)置時，應(yīng)將結(jié)構(gòu)類型選擇為“單層鋼結(jié)構(gòu)廠房”，本工程位于8度地震區(qū)，選擇“考慮地震作用計算”，程序會自動按照抗震規(guī)范的規(guī)定進行控制。混凝土柱應(yīng)按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》進行設(shè)計，滿足其相應(yīng)要求，鋼梁應(yīng)滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》相關(guān)要求。

在撓度控制方面，考慮到所采用的輕型屋面體系對鋼梁撓度不敏感，所以此處可較鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的撓度控制指標(biāo)（L/400）適當(dāng)放寬到L/250。

6、支撐布置

為保證縱向的結(jié)構(gòu)整體剛度，并考慮到倉庫長90m，抗震設(shè)防烈度為8度，在倉庫縱向兩端第二開間和中部1/3區(qū)段設(shè)置兩道柱間支撐，支撐桿件連接的螺栓孔處理成長圓孔。柱間支撐設(shè)置開間同時設(shè)置屋蓋橫向水平支撐，在兩端第一開間設(shè)置剛性系桿。兩端山墻處也要設(shè)置鋼梁，不能將屋面直接采用山墻承重。

7、圍護墻、隔墻設(shè)計

本工程位于8度區(qū)，有抗震設(shè)防要求，圍護墻和隔墻應(yīng)符合下列要求：

⑴砌體隔墻與柱宜脫開或柔性連接，并采取措施使墻體穩(wěn)定，隔墻頂部設(shè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土壓頂梁。

⑵砌體圍護墻采用外貼式并與柱可靠拉結(jié)。

⑶砌體圍護墻在門洞口上設(shè)一道圈梁，當(dāng)圈梁被門窗洞口截斷時，在洞口上部增設(shè)相同截面的附加圈梁。附加圈梁與圈梁的搭接長度不應(yīng)小于其中到中垂直間距的二倍，且不得小于1m；圈梁兼作過梁時按相關(guān)構(gòu)造要求在梁底加筋。

⑷山墻沿屋面應(yīng)設(shè)鋼筋混凝土臥梁，并與屋架端部上弦標(biāo)高處的圈梁連接。

⑸圈梁的構(gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定：

①采用閉合式圈梁，圈梁截面寬度與墻厚相同，截面高度不小于180mm；圈梁的縱筋采用4φ12。

②轉(zhuǎn)角處柱頂圈梁在端開間范圍內(nèi)的縱筋采用4φ14，轉(zhuǎn)角兩側(cè)各lm范圍內(nèi)的箍筋采用φ8@ l00；圈梁轉(zhuǎn)角處增設(shè)3根直徑與縱筋相同的水平斜筋。

③圈梁與柱或屋架牢固連接，山墻臥梁應(yīng)與屋面板拉結(jié)；頂部圈梁與柱或屋架連接的錨拉鋼筋采用4φ12，且錨固長度不宜少于35倍鋼筋直徑。

8、結(jié)語

雖然這類混凝土柱鋼梁的結(jié)構(gòu)形式越來越多見，但所有規(guī)范均未明確規(guī)定其設(shè)計方法和構(gòu)造要求，設(shè)計中也一直存在很多有爭議的問題，本文中的一些處理方法，也只針對該工程中涉及的問題，供同行參考。

參考文獻：

[1] GB50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，中國建筑工業(yè)出版社，2003

[2] GB50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，中國建筑工業(yè)出版社，2010

[3] GB50011-2010，建筑抗震設(shè)計規(guī)范，中國建筑工業(yè)出版社，2010

[4] CECS102：2002，門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程，中國計劃出版社，2003

篇（11）

引言

伴隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)房屋尤其是輕鋼屋面結(jié)構(gòu)以其自重輕，跨度大、屋面下部空間大等優(yōu)點應(yīng)用日益廣泛，輕鋼屋面結(jié)構(gòu)形式有鋼屋架結(jié)構(gòu)、鋼梁結(jié)構(gòu)、圓管屋架結(jié)構(gòu)、空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等。本文將介紹以鋼梁和檁條作為主受力桿件的輕鋼屋面，簡述其設(shè)計過程，總結(jié)其常見的問題和處理辦法。

輕鋼屋面結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計依據(jù)

-輕鋼屋面結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)：《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017-2003、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2010、《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010、《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50205-2002、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB5009-2001(2006年版)等規(guī)范。

輕鋼屋面結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計內(nèi)容

1、輕鋼屋面荷載的選取：一般當(dāng)屋面無特殊要求時，采取彩鋼板作為屋面維護結(jié)構(gòu)時，可取恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.3kN/m2，活荷載可依據(jù)按不上人屋面考慮取值0.5kN/m2,，依據(jù)屋面的有無積灰荷載和當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境因素考慮雪荷載，此時設(shè)計時應(yīng)考慮讓雪荷載或不上人屋面均布活荷載兩者中的較大值與積灰荷載同時考慮。屋面風(fēng)荷載可依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》對應(yīng)章節(jié)進行取值設(shè)計。

2、屋面鋼梁與混凝土柱的連接形式：依據(jù)筆者的設(shè)計經(jīng)驗，當(dāng)屋面跨度不大于15m時，采用屋面鋼梁與混凝土柱鉸接，跨度大于15m時，采用屋面鋼梁與混凝土柱剛接，這樣設(shè)計較為合理經(jīng)濟。施工過程中鋼梁與混凝土柱鉸接很好實現(xiàn)。因混凝土與鋼材的材料性質(zhì)、施工條件等因素兩者之間剛接較為困難，筆者一般通過在混凝土柱頂加短鋼柱，讓鋼柱與混凝土柱剛接來實現(xiàn)此處節(jié)點剛接，或在混凝土柱頂四周預(yù)埋厚度不小于20mm厚鋼板，用鋼筋將四周鋼板連接起來，通過混凝土的澆筑與混凝土柱形成整體，再通過鋼梁與鋼板焊接來實現(xiàn)此處節(jié)點剛接。

3、輕鋼屋面結(jié)構(gòu)主要受力構(gòu)件設(shè)計：屋面荷載通過檁條傳遞給鋼梁，鋼梁將所受荷載傳遞給混凝土柱，主要受力構(gòu)件為檁條、鋼梁。

（1） 檁條的設(shè)計

檁條可分實腹式檁條和格構(gòu)式檁條。實腹式檁條一般為卷邊C型、斜卷Z形冷彎薄壁型鋼；槽鋼；H型鋼。格構(gòu)式檁條為平面桁架式、空間桁架或下?lián)问綑_條。實腹式檁條一般應(yīng)用于檁條跨度不大于9m的屋面，格構(gòu)式檁條應(yīng)用于檁條跨度大于9m的屋面。檁條設(shè)計時一般按單跨簡支構(gòu)件設(shè)計；當(dāng)檁條跨度在4m~6m時，應(yīng)在檁條跨中位置設(shè)置拉條或撐桿；當(dāng)檁條跨度大于6m時，應(yīng)在檁條跨度1/3處各設(shè)一道拉條或撐桿。檁條截面的高度實腹式一般取跨度的1/35~1/50，格構(gòu)式一般取跨度的1/12~1/20。

檁條的荷載包括屋面恒活荷載、積灰和積雪荷載、風(fēng)荷載、檁條自重。在活荷載的取值時需要注意的是當(dāng)雪荷載小于0.5 kN/m2,，且檁距小于1.0m時，應(yīng)驗算1kN（標(biāo)準(zhǔn)值）施工或檢修荷載作用在跨中時檁條的承載力。實腹式檁條的驗算包括強度、穩(wěn)定性、變形的驗算。當(dāng)屋面維護結(jié)構(gòu)能阻止檁條側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)時，檁條的整體穩(wěn)定性可不驗算。變形驗算可按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》附錄A 表A.1.1取撓度容許值[VT]≤1/200。

（2） 鋼梁的設(shè)計

因鋼梁與柱頂?shù)倪B接形式不同，可將鋼梁分為：兩端鉸接鋼梁和兩端剛接鋼梁。鉸接鋼梁和剛接鋼梁的截面形式應(yīng)依據(jù)其受力情況來做截面設(shè)計：兩端鉸接鋼梁按中心對稱做成變截面-兩端截面小中部截面大；兩端剛接鋼梁因跨度較大，通常以中心對稱對鋼梁按0.25~0.50~0.25來對稱劃分截面，將與混凝土柱相接比例為跨度的1/8段做成由大到小的變截面，距跨中為跨度的1/8段做由大到小的變截面，剩余的半跨中部部分做成小的等截面。

鋼梁的驗算包括強度、穩(wěn)定性、變形的驗算。強度按照相關(guān)公式進行即可，需要注意的是兩端剛接鋼梁在鋼梁與混凝土柱相連接處，因彎矩和剪力同時存在，需進行梁腹板計算高度邊緣處折算應(yīng)力驗算；穩(wěn)定性須通過構(gòu)造措施來滿足，例如在鋼梁兩側(cè)設(shè)置加勁肋、隅撐、系桿；變形可按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》附錄A 表A.1.1撓度容許值驗算。

（3） 節(jié)點設(shè)計

節(jié)點設(shè)計包括：鋼梁之間的連接節(jié)點和鋼梁與混凝土柱的連接節(jié)點設(shè)計。

因考慮到構(gòu)件運輸及安裝，當(dāng)鋼梁長度小于12m時，各節(jié)點可通過在加工場地焊接完成后運輸?shù)浆F(xiàn)場進行吊裝，減少因鋼梁之間連接的高空做業(yè)的危險；當(dāng)鋼梁長度不小于12m時，鋼梁之間一般通過摩擦型高強螺栓連接，所以鋼梁的節(jié)點設(shè)計有螺栓連接、焊縫連接兩類。螺栓連接、焊縫連接都可以通過抗剪、抗彎計算來完成，此時需要要按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》8.2和8.3章節(jié)考慮焊縫連接和螺栓連接的構(gòu)造要求。

4、輕鋼屋面結(jié)構(gòu)的支撐系統(tǒng)的設(shè)計：輕鋼屋面結(jié)構(gòu)的支撐系統(tǒng)包括隅撐，橫向水平支撐和系桿。支撐系統(tǒng)雖不是屋面的受力構(gòu)件，但是能保證鋼梁在安裝和使用過程中的整體穩(wěn)定性，傳遞水平荷載，提高屋面系統(tǒng)的空間作用，且能減小鋼梁的平面外的計算長度。

屋面橫向支撐一般設(shè)置在溫度區(qū)間端部的第一、二開間，當(dāng)設(shè)置在第二開間時應(yīng)在第一開間相應(yīng)位置設(shè)置剛性系桿；系桿在每個開間都應(yīng)設(shè)置，橫向水平支撐宜間隔30~60m設(shè)置；隅撐應(yīng)在鋼梁兩側(cè)對稱布置，一般間距3.0m。橫向支撐一般為張緊的圓鋼、十字交叉的角鋼等；系桿一般有成型鋼管、十字形組合角鋼，隅撐一般選取單角鋼。因屋面支撐系統(tǒng)受力較小，一般按構(gòu)造長細比來選取截面。