钢结构节点细部分析
轻型钢结构厂房设计要点
轻型钢结构厂房设计要点摘要：在进行轻工业厂房设计时，必须严格执行轻型钢结构厂房设计要点，综合考虑可能影响其设计质量的因素，进而全面提高此方面的设计质量。
基于此情况下，本文总结了厂房结构体系的选型、门式刚架柱网尺寸的选择及结构体系的布置、门式刚架设计、檩条，墙梁及拉条、支撑设计与构造、吊车梁设计方面内容做出了综合论述。
关键词：轻型钢；结构；厂房设计；要点分析引言：近年来，轻型钢结构在建筑工程中得到了越来越广泛的应用，例如在高层建筑、大跨度公共建筑中，都有轻型钢结构设计的身影，它已成为一个城市现代建筑的象征。
随着现代轻型钢结构设计水平提高，从而形式由单一的框架式发展到多元化，如肋玻结构形式、钢桁架结构形式。
一、钢结构设计1.1钢结构形式与结构布置。
钢结构在设计之前应该选择合理的结构体系，合理的建筑结构体系应该是刚柔相济。
钢结构常用的结构体系有框架、平面（桁）架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构形式。
在钢结构设计的整个过程中都应该注重的是概念设计，所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。
一般地说要刚度均匀，力学模型清晰简便，层次清楚，条理分明，尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围，控制构件的侧移变形，保证结构具有足够的抗弯和抗剪能力，使其结构传力以最直接简单的线路传递到基础，抗侧支撑的分布应均匀，其形心要尽量靠近侧向力（风震）的作用线，否则应考虑结构的扭转。
结构的抗侧应有多道防线，比如有支撑框架结构，柱子至少应能单独随1/4 的总水平力。
1.2 判定结构的合理性。
要正确使用结构软件，还应对其输出结果做正确的判断。
比如评估各向周期、位移、应力、总剪力、变形特征等。
不同的软件会有不同的适用条件和范围，初学者应充分明了。
工程师们不应该过分信任与依赖结构软件。
工程设计中的计算和精确的力学计算本身常有一定距离，为了获得实用的设计方法，有时会用误差和较大的假定，但对这种误差，会通过适用条件、概念及构造的方式来保证结构的安全。
不同类型高层钢结构的优缺点
高层钢构造各种类型的优缺点分析前言随着我国在大中城市住宅建筑中制止使用黏土砖，且混凝土构造施工复杂周期长。
钢构造受到了工程界的青睐，已成为较有竞争力的民用建筑构造体系之一。
与传统的住宅建筑构造体系相比,钢构造不仅具有环保、节能、产业化等特征，而且还具有强度高、自重轻、节约能源、抗震性能好等优点。
国家建筑钢构造产业"十二五〞方案和2020年开展纲要(草案)提出，"十二五〞期间应以多高层钢构造房屋为突破点。
1. 纯框架构造体系纯框架构造是指沿房屋的纵、横两个方向均由框架作为承重和抵抗水平抗侧力的主要构件所组成的构造体系。
框架构造可以分为半刚接框架和全刚接框架两种，框架构造的梁柱宜采用刚性连接。
与其他的构造体系相比，框架构造体系可以使建筑的使用空间增大，适用于多类型使用功能的建筑。
其构造各局部的刚度比拟均匀，构件易于标准化和定型化，构造简单，易于施工，常用于不超过30层的高层建筑。
但该构造体系的弹性刚度较差且属于单一抗侧力体系，抗震能力较弱。
图1 纯钢框架构造三维模型图1.1组成及其特点典型的框架体系多层轻钢住宅由根底、H型或箱形框架梁柱、节点、轻质墙体、屋面板、楼层次梁、压型钢板楼盖等组成，常见柱距为5 m~8 m。
具有以下优势:〔1〕它是一种延性体系;〔2〕在建筑设计和平面布置上具有很大的灵活性;〔3〕各局部刚度比拟均匀，构造简单，易于施工;〔4〕自重周期较长，自重轻，对地震作用不敏感。
1.2 设计原则及注意问题1)强柱弱梁的设计原则。
这个设计原则是为了保证构造在最终破坏的时候具有较好的延性及耗能效果，保证构造的平安性，使塑性铰出现在梁端而不是发生在柱端。
2)框架节点域的验算。
节点域是钢构造框架体系的关键，其强度及刚度都要根据规要求进展保证。
主要是通过验算保证腹板厚度,防止在非线性剪切变形下发生局部失稳。
同时对柱设置加劲肋保证其翼缘不发生失稳。
3)稳定验算和二阶效应。
钢构造构件强度一般都可以满足，在设计中主要是保证其稳定性。
Midas Gen系列培训资料
图 1 例题—框剪结构推覆分析
要点关注
图 2 某超高层推覆分析
位移控制
图 3 某体育场馆推覆分析
结果列举
性能控制点
设定荷载增幅次数 和迭代次数
静力弹塑性分析控制
静力弹塑性分析荷载工况
提供多折线类型和 FEMA 类型，亦可由 用户自定义
用户也可自定义铰 特性值的有关参数
类型
可对剪力墙直接分 配墙单元塑性铰 FEMA 类型，亦可自
图 3 某穹顶组合结构
结果列举
将荷载类 型分为可 变与不变
屈曲分析控制数据
最低阶模态屈曲向量
使用位移控制法
失稳临 界点
临界荷载系数
图 4 屈曲模态
图 5 临界荷载系数
稳定系数
非线性分析控制数据
荷载－位移全过程曲线
钢结构节点细部分析
背景 为精确分析开口部位的应力状态，使用板单元进行细部建模和分析，利用刚性连 接功能将采用板单元建立的开口部位模型和采用梁单元建立的其他部分的模型 连为一体，查看板单元开口部位细部分析的结果。
目录
一 钢筋混凝土框剪结构抗震分析及设计 二 钢结构分析及优化设计 三 单层网壳屈曲分析 四 钢结构节点细部分析 五 组合结构分析 六 钢筋混凝土结构施工阶段分析 七 转换结构细部分析 八 钢筋混凝土静力弹塑性推覆分析 九 筒仓的建模分析 十 索单元的应用 十一 边界非线性分析 十二 动力弹塑性分析 十三 大体积混凝土水化热分析 十四 弹性地基梁分析 十五 超长板温度应力分析 十六 错层框剪结构分析及设计
梁单元
板单元
实体单元
图 1 例题—转换深粱结构（梁、板、实体）图 2 某转换粱结构来自图 3 某多塔转换结构
要点关注
MidasGen钢筋混凝土结构设计分析.docx
MIDAS/Gen 培训课程（一）—钢筋混凝土结构抗震分析及设计北京市海淀区中关村南大街乙56 号方圆大厦1307 室Phone : 0Fax : 0E-mail目录简要错误 !未定义书签。
设定操作环境及定义材料和截面错误 !未定义书签。
利用建模助手建立梁框架错误 ! 未定义书签。
建立框架柱及剪力墙错误 !未定义书签。
楼层复制及生成层数据文件错误 ! 未定义书签。
定义边界条件错误 ! 未定义书签。
输入楼面及梁单元荷载错误 !未定义书签。
输入风荷载错误 ! 未定义书签。
输入反映谱分析数据错误 !未定义书签。
定义结构类型错误 ! 未定义书签。
定义质量错误 !未定义书签。
运行分析错误 !未定义书签。
荷载组合错误 !未定义书签。
查看反力及内力错误 !未定义书签。
位移错误 !未定义书签。
构件内力与应力图错误 !未定义书签。
梁单元细部分析错误 !未定义书签。
振型形状及各振型所对应的周期错误 !未定义书签。
稳定验算错误 !未定义书签。
周期错误 !未定义书签。
层间位移错误 !未定义书签。
层位移错误 !未定义书签。
层剪重比错误 !未定义书签。
层构件剪力比错误 ! 未定义书签。
倾覆弯矩错误 !未定义书签。
侧向刚度不规则验算错误 !未定义书签。
扭转不规则验算错误 !未定义书签。
薄弱层验算错误 ! 未定义书签。
一般设计参数错误 ! 未定义书签。
钢筋混凝土构件设计参数错误 ! 未定义书签。
钢筋混凝土构件设计错误 !未定义书签。
平面输出设计结果错误 !未定义书签。
简要本例题介绍使用Midas/Gen 的反映谱分析功能来进行抗震设计的方法。
例题模型为六层钢筋混凝土框-剪结构。
基本数据如下：轴网尺寸：见平面图柱:500x500主梁：250x450 ， 250x500次梁：250x400连梁：250x1000混凝土：C30剪力墙：250层高：一层： 4.5m二 ~六层： 3.0m设防烈度： 7o（ 0.10g）场地：Ⅱ类设定操作环境及定义材料和截面1：主菜单选择文件 >新项目文件 >保存 :输入文件名并保存2：主菜单选择工具 >单位体系 :长度m,力kN注：也可以通过程序右下角随时更改单位。
钢结构设计的八大要点
钢结构设计的八大要点钢结构设计要点钢结构设计简单步骤和设计思路（一）判断结构是否适合用钢结构钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。
直观的说：大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。
这是和钢结构自身的特点相一致的。
（二）结构选型与结构布置此处仅简单介绍。
详请参考相关专业书籍。
由于结构选型涉及广泛, 做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指导下进行。
在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”,它在结构选型与布置阶段尤其重要。
对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。
运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。
所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。
同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
（无论结构软件如何强大，扎实的结构概念和力学分析，及可靠的手算能力，才是过硬的素质。
）钢结构通常有框架、平面（木行）架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。
其理论与技术大都成熟。
亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设计方法，比如网壳的稳定等。
结构选型时，应考虑它们不同的特点。
在轻钢工业厂房中，当有较大悬挂荷载或移动荷载，就可考虑放弃门式刚架而采用网架。
屋面上雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落（切线50度内需考虑雪载），如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳。
总雪载释放近一半。
降雨量大的地区相似考虑。
建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。
而屋面覆盖跨度较大的建筑中，可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。
高层钢结构设计中，常采用钢混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中，不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。
钢结构设计方案
4.经济性、安全性和环保性原则。
三、设计目标
1.创建安全、可靠、耐久且具有良好功能性的钢结构建筑；
2.优化结构设计，实现材料使用效率和经济性的平衡；
3.采用环保材料和施工工艺，降低对环境的影响；
4.提高建筑物的整体美观和空间舒适度。
四、设计方案详述
1.结构体系
-采用灵活多变的框架-支撑结构体系，以满足不同功能区域的需求；
2.材料选用
（1）钢材：采用符合国家标准的Q235、Q345等优质碳素结构钢；
（2）连接材料：高强螺栓、焊条等连接材料应符合规范要求；
（3）防腐措施：根据环境条件，采取适当的防腐措施，确保结构使用寿命。
3.结构计算与分析
（1）按照规范要求，进行结构内力、位移、稳定性等计算；
（2）考虑风荷载、地震作用、温度作用等影响因素；
2.确保结构安全、可靠、经济、合理；
3.节能环保，提高资源利用率；
4.便于施工、安装和维护；
5.充分考虑建筑物的功能需求和使用寿命。
三、设计内容
1.结构体系设计
（1）采用框架-支撑结构体系，实现空间刚度和承载能力的合理分布；
（2）根据建筑物功能需求，合理设置结构层高、柱距、跨度等参数；
（3）结构布置符合规范要求，确保结构安全、经济、合理。
-支撑系统：合理配置支撑，增强整体结构的抗侧移能力。
5.施工与安装
-编制详细的施工组织设计，确保施工进度和质量；
-严格遵循设计图纸和施工规范，确保工程质量；
-实施施工过程中的质量监控，及时解决现场问题。
五、质量保障措施
1.设计阶段：多轮设计审查，确保设计符合规范和功能需求；
2.施工阶段：强化现场管理，严格控制施工质量；
2024版《工程细部作法标准图集》ppt课件
2024/1/29
统一施工标准
确保不同施工队伍按照统 一的标准进行施工，提高 工程质量的整体性和一致 性。
节约时间和成本
减少因施工不规范而导致 的返工和修补，从而节约 时间和成本，提高施工效 率。
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促进建筑行业规范化发展
电气线路敷设细部作法
涵盖电线电缆选择、线管线槽安装、接线盒设置等电气线路安装要 点。
通风空调设备安装细部作法
涉及风管制作与安装、风机盘管安装与调试、空调水系统安装等通 风空调工程关键节点。
19
典型室外工程细部作法案例
2024/1/29
道路工程细部作法 包括路基处理、路面铺设、排水设施设置等道路工程施工 要点。
2024/1/29
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对未来工程细部作法的展望
随着科技的不断进步和建筑业的不断发展，工程细部作法将更加注重创新性、实用 性和美观性的结合。
未来工程细部作法将更加注重环保、节能、可持续发展等方面，推动建筑业向更加 绿色、低碳的方向发展。
2024/1/29
随着数字化、智能化技术的广泛应用，工程细部作法的施工效率和质量将得到进一 步提升，为建筑业的发展注入新的动力。
掌握细部作法的施工要点
熟悉图纸中标注的施工方法、工艺要 求、验收标准等，确保施工质量和安 全。
2024/1/29
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图集与其他资料配合使用
1 2
与设计文件相互补充 将图集中的细部作法与设计文件中的相关内容进 行对比和补充，确保施工图的完整性和准确性。
与施工规范配合使用 结合国家和地方相关施工规范，对图纸中的细部 作法进行合规性检查，确保施工符合规范要求。
钢结构节点细部强度及受力分析_pdf
筑龙网
图 2-2 柱脚节点的锚栓几何模型
图 2-3 桁架-环梁节点整体几何模型
2.2. 节点细部分析的有限元模型
网格划分采用 ANSA13.0.2 版本，划分网格时，节点基本单元尺寸设置为 40~60mm， 锚栓与底板接触部位网格尺寸为 20mm。表 2-1 是柱脚节点网格单元数目以及网格质量
2.7.2. 节点细部变形计算结果
筑龙网
图 2-19 柱脚节点细部变形前后对比图（变形缩放系数：100）
结构笔记 张超
结构博客 徐珂
图 2-20 桁架-环梁节点细部变形前后对比图（变形缩放系数：200）
图 2-16 桁架-环梁节点细部 S22 应力云图（单位：N/mm2） 桁架-环梁节点 S22 最大值出现在环梁侧面腹板上，说明侧面腹板部分区域在竖向处 于受拉状态，与内部加劲板交界处沿竖向处于受压状态。
筑龙网
图 2-17 柱脚节点细部 S33 应力云图（单位：N/mm2） S33 云图显示柱脚节点沿整体系 z 轴的正向应力最大值出现在圆角特征区域内，反 映了下斜箱梁下侧腹板受载后的横向受拉变形效应。
结构博客 徐珂
筑龙网
图 2-9 桁架-环梁节点端面位移向量施加模型
2.5.2. 节点细部重力的施加
采用体积力（Gravity）的方式，在同一静力分析步中施加该节点细部的重力等效 节点载荷。
2.6. 节点细部接触对的设置
分析底板与混凝土梁的接触状态，须对底板下表面与混凝土梁上表面的连接采用接 触对算法模拟；锚栓与周围混凝土孔侧面的粘结状态采用 tie 算法模拟；为改善模型的 收敛性，锚栓螺母与底板采用 tie 算法模拟。
结构博客 徐珂
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1.4. 材料参数
钢结构梁柱连接节点构造详解
钢结构梁柱连接节点构造详解梁与柱的连接1.1 梁与柱刚性连接的构造，形式有三种。
（1）梁翼缘、腹板与柱均为全熔透焊接，即全焊接节点；（2）梁翼缘与柱全熔透焊接，梁腹板与柱螺栓连接，即栓焊混合节点；（3）梁翼缘、腹板与柱均为螺栓连接，即全栓接节点；上图为三种梁柱刚性连接节点1.2 梁与柱刚性连接的构造（1）工字形梁与工字形柱或箱形柱刚性连接的细部构造:上图为梁与柱刚性连接细部构造（2）工字形柱和箱形柱通过带悬臂梁段与框架梁连接时，构造措施有两种：a、悬臂梁与梁栓焊混合节点；b、悬臂梁与梁全栓接节点。
上图为柱带悬臂梁段与梁连接梁与柱刚性连接时，按抗震设防的结构，柱在梁翼缘上下各500mm的节点范围内，柱翼缘与柱腹板间或箱形柱壁板间的组合焊缝，应采用全熔透坡口焊缝。
1.3 改进梁与柱刚性连接抗震性能的构造措施对于有抗震性能要求的梁柱刚性连接，在遭遇罕见强烈地震时，应在构造上保证钢梁破坏先于节点破坏，保证梁柱节点的安全，即强柱弱梁、强节点弱构件的设计原则。
（1）骨形连接骨形连接是通过削弱钢梁来保护梁柱节点。
这种骨形连接在日本比较流行。
上图为骨形连接（2）楔形盖板连接在不降低梁的强度和刚度的前提下，通过梁端翼缘加焊楔形盖板，增强梁柱节点上图为几种常见的梁端翼缘加焊楔形盖板做法（３）外连式加劲板连接对于箱型或圆形截面柱与梁刚性连接，除了采用骨形连接、楔形盖板之外，还可采用外连式加劲板连接，节点强度明显大于钢梁强度。
1.4 工字形截面柱在弱轴与主梁刚性连接当工字形截面柱在弱轴方向与主梁刚性连接时，应在主梁翼缘对应位置设置柱水平加劲肋，在梁高范围内设置柱的竖向连接板，其厚度应分别与梁翼缘和腹板厚度相同。
柱水平加劲肋与柱翼缘和腹板均为全熔透坡口焊缝，竖向连接板与柱腹板连接为角焊缝。
主梁与柱的现场连接如图所示。
上图为工字形柱弱轴与主梁刚性连接1.5 梁柱节点域的加强工字形由上下水平加劲肋和柱翼缘所包围的柱腹板简称为节点域。
钢结构制造项目工艺设计分析和总结
钢结构制造项目工艺设计分析和总结发表时间：2018-08-13T13:15:59.690Z 来源：《建筑细部》2018年1月中作者：刘鹏辉[导读] 本文就对钢结构制造项目工艺设计进行了一定的分析和总结。
广东港重绿建科技有限公司 523598摘要：随着我国经济的发展和社会的进步，我国各行各业都取得了十分迅速的发展，当然我国的制造业也不例外。
钢结构作为一种先进的建筑材料，它以其独特的优势被广泛地应用于各个行业中，当然也包括我国的制造行业。
钢结构对我国的制造行业来说有着不可替代的重要作用。
但是在我国钢结构制造项目工艺设计中依然存在很多的注意事项，本文就对钢结构制造项目工艺设计进行了一定的分析和总结。
关键词：钢结构；制造项目；工艺设计；设计原则；注意事项1.有关钢结构制造项目的基本概述顾名思义，钢结构就是一种由钢制材料所组成的一种结构。
钢结构制造项目就是一种由钢结构制造而成的项目，它的主要材料是由钢结构所构成的。
钢结构作为我国最主要的一种建筑材料，在我国各个行业中都得到了广泛的应用，它对我国的各个行业来说有着至关重要的作用，它以其重量轻以及施工简便等等独特的优势被广泛地应用于许多地方。
比如屋面系统、墙体结构等等。
钢结构主要是由型钢和钢板所制成的钢梁、钢柱、钢桁架等等构成的，然后施工人员再对它们采用一定的工艺来进行除锈和防锈。
钢结构一般都是采用焊缝连接、螺栓连接或者铆钉连接等等来进行连接的。
钢结构的连接方式是一个特别值得注意的地方，如果连接不好就会在很大程度上对钢结构造成一定的损害。
除此之外钢结构有很多的优点，比如它的材料强度比较高，自身重要比较轻，它的钢材韧性，塑性也比较好，材质均匀以及结构可靠性高等等，最重要的是它可以重复使用，就这在一定程度上可以帮助我们节约一定的成本，并且还有利于满足我国的可持续发展需要。
但是钢结构也有自己的缺点，它的耐腐蚀性比较差，也不耐火。
所以我们在钢结构的制作与安装中就一定要注意一些重要的事项。
工程细部节点做法详细总结(节点做法百科全书)
工程细部节点做法详细总结结构工程一、地基与基础工程1、基础筏板后浇带留置1.材料：钢板止水带、钢板网、木模板、钢筋。
2.工具：电焊机、铁皮剪子、电锯。
3.工序：焊接附加钢筋→安装止水钢板→裁剪、安装钢板网→安装、加固模板。
4.工艺方法：根据筏板厚度、止水带位置，沿止水钢板长度方向中心点焊Φ12附加钢筋，间距300~500mm。
将附加钢筋与筏板上下层钢筋连接以固定止水钢板，止水钢板槽口应朝向迎水面。
根据止水钢板位置及筏板厚度裁剪钢板网，在止水钢板的上下部位安装钢板网，钢板网位于附加钢筋内侧并与筏板钢筋绑扎。
在钢板网的外侧支设模板，模板上口根据钢筋间距锯出槽口，控制好钢筋保护层厚度及钢筋间距，支撑加固方木间距不大于500mm。
5.控制要点：止水钢板、钢板网的安装，模板支撑。
6.质量要求：后浇带宽度允许偏差±10mm。
止水钢板固定顺直。
7.做法详图：8.实例图2、地下室外墙新型止水螺杆5.控制要点：加固、浇筑、清孔、填塞、防水。
6.质量要求：螺栓孔端头填塞密实，防水处理到位。
7.做法详图：实物图：8.实例图8.实例图8.实例图2、钢筋滚轧直螺纹连接1.材料：钢筋、连接套筒、保护帽。
2.工具：直螺纹滚丝机、扳手、砂轮切割机。
3.工序：钢筋下料→滚丝→丝头检验→直螺纹套筒连接。
4.工艺方法：根据钢筋料单采用砂轮切割机对钢筋切割下料，切口的端面平整并与轴线垂直。
要求加工好的钢筋螺纹的丝头、牙形、螺距等必须与连接套筒一致，螺牙应无裂纹、无断牙及其他缺陷，丝头加工长度为标准型套筒长度的1/2（选用套筒规格应符合表2-1），及时在套丝端安装塑料保护帽。
套筒连接时，将钢筋丝头拧入经型式检验合格的连接套筒，用扳手拧紧，使钢筋丝头在套筒中央位置相互顶紧，再用扭力扳手校核拧紧力矩，标准型接头安装后的外露螺纹不大于两个完整丝扣。
5.控制要点：切割下料、螺纹加工、钢筋连接。
6.质量要求：切割端头平整、与轴线垂直，丝头长度公差为+2P，钢筋连接牢固。
钢结构节能住宅墙体材料及细部构造
板等材料构成 ，这种外墙板 的内部是一种经过特殊 处理 的钢筋网构成 ， 其 刚度与 强度都得 到了显 著的提 高。 在板材的表 面是采用相应 的工具对其进 行加工 ， 使其具有 一定的装饰效果 。通过我们对这 一墙板材料进行分析发
现， 其具有强度大 、 自重 小、 隔声效果好 、 防火性能 高等优 点， 因此在建筑工 程建 设中具有较高 的应用价值 。伊通板是单 一材料墙板 中常见的一种材 料， 这 种不仅具有板材 的基本功能 ， 还可 以用作涂料 、 油漆等 ， 在材料 的板 面进行 二次加工， 从而确 保建筑工程 立面设计 的合 理性， 从而确 保建筑工 程达到节 能的效 果， 满足施 工要求 。 伊通 板的材料构成有 磨细石英砂 、 石灰 、 水泥 、 石膏等 ， 是 由 技 术 人 员 在 高温 、 高压 下掺入铝粉等外加剂制作而成 的一种 材料。正因为这种材料 是在高温 、 高压、 蒸汽养护下制作而成 ， 因此在 实际施工过程中并不会受到 外 界环境 的影 响， 可以提 高工程 的施工效率 ， 达到理想 的施工效果 通过 实 践证 明， 这种材料 的各 种性能指标 都与钢结构住宅 相符 ， 可 以应用在实 际 工程 当中。 但是从另一个方面来讲， 这种材 料的运 输、 吊装都只是采用较 为 简单 的设备， 但 是在运输 过程 中， 材料 的破损 率也相对 比较高 ， 而且其 安装
科 学 论 坛
钢结构节能住宅墙体材料及细部构造
李 明茹
（ 哈 尔滨长城 建筑集 团股份有 限公司 黑龙江 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要： 节能建筑的提 出与建设的 目的是为 了降低建筑 工程在建设与使用中的能耗 ， 避免对城市生态环境造成严重的影响。 目前， 钢结构在建筑工程 中的应用相对 比较广泛 。 在实际施工过程 中， 要想 钢结构建筑工程达到节能的 目的， 不仅 需要采用节能技术 ， 还应 当将相应的节能墙体材料应用在其 中。 本 文就钢结构节能住宅墙体材料及细部构造进行分析， 以供参考 。
【结构设计】关于屈曲分析的解惑
关于屈曲分析的解惑为更好的弄懂屈曲分析，针对一个简单的框架（如下图，梁柱均为200x8mm方钢管，几何长度为3000mm）：方便施加荷载，在梁格区域建立虚面（NONE）；如上图。
一、屈曲分析确定屈曲因子，得到相应的临界荷载1、恒载工况定义DEAD2、活载工况定义LIVE3、荷载施加，为了方便得出临界载荷，施加1TON/M^2面荷载：4、屈曲分析工况定义Linear BUCK5、屈曲分析结果得出第1屈曲模态对应的屈曲因子为260.87922，那么相应的临界荷载=1x260.87922Ton/M^2二、线性静力分析通过施加荷载，查看结构响应（梁柱应力比）；证实临界荷载正确性。
1、恒载工况定义DEAD同上2、活载工况定义LIVE同上3、荷载施加，施加7.3TON/M^2面荷载（LIVE）4、荷载组合COMB15、组合作用下梁柱应力比三、小结由线性静力分析，可知当施加7.3TON/M^2面荷载（LIVE）时，梁柱应力比已经到0.959。
荷载继续增加，梁柱应力比超过1；可以认为结构已经屈曲。
线性静力分析得出的临界载荷（7.3）远小于屈曲分析得出的临界载荷（260.88）；那么屈曲分析得到的特征值，对于结构分析到底有何参考意义？回答：说明该杆件的正截面承载力不是由杆件稳定控制，但工程杆件是否应考虑非线性屈曲？详见钢结构设计原理轴心受压杆件的承载力分析。
屈曲分析仅仅是杆件失稳的承载力。
弹性材料是由弹性模量和屈服应力组成。
假如能够提供一种超高强刚才，比如屈服应力100000MPA,弹性模量和钢材一样。
那么能够断定你这个结构可以达到260TON/M^2个单位的承载力工程中采用计算长度系数法。
快捷简便易理解。
如果能开发出高效的二阶非线性梁柱单元，那就可以直接检核杆件的承载力。
非线性屈曲说的不好听就是个噱头，没什么意思。
计算费时费力。
...那么按你的意思就是说，什么线性屈曲、考虑初始缺陷的非线性屈曲都不能评估结构的极限承载力了？为何网壳做了强度、刚度分析后还要做考虑初始缺陷的非线性屈曲分析？我们当如何得到结构的极限承载力呢？逐步增加载荷，直到强度、刚度、稳定性其中之一不满足之时；对应的载荷即为结构极限承载力？针对钢结构的极限承载力，分两个方面：1、考虑整体稳定性的整体失稳极限承载力采用几何非线性分析进行非线性屈曲分析。
建筑工程细部节点做法施工工艺附图丰富
灌注桩
工艺说明：
具体桩径、桩长、嵌固深度、配筋等 根据设计计算确定。悬臂式结构桩径不 宜小于600mm.排桩顶部应设钢筋混凝 土冠梁连接，冠梁宽度（水平方向）不 宜小于桩径，冠梁高度（竖直方向）不 宜小于400mm。排桩与桩顶冠梁的混 凝土强度等级宜大于C20；当冠梁作为 联系梁时可按构造配筋。
施工顺序为：钻机成孔→吊放钢筋 笼→浇筑混凝土→冠梁施工。桩位允许 偏差50mm,垂直度允许偏差不大于 0.5%。加劲箍筋与主筋采用电焊焊接， 螺旋箍筋与主筋采用绑扎连接。
简介
《建筑施工细部节点工艺》上册共分为十部分组成：
01
土方工 程
02
防水工 程
03
钢筋工 程
04
模板工 程
05
混凝土 工程
06
砌体工 程
07
机电预 留预埋
08
屋面工 程
09
室内装 饰工程
10
安全文 明工程
土方工程— 基坑支护
土钉墙
Ф8＠200×200钢筋网片 4Ф20长400mm井字卡，Ф20土钉长度为 基坑深度的0.5～1.2倍
防水工程—底板 及地下室外墙防 水
底板及地下室外墙卷材防水
R=5cm圆 弧
附 加 层
防水工程—底板及地下室外墙防水
工艺说明： 底板垫层混凝土平面部位的卷材宜采用空铺法或点粘法，其他与混凝土结构相接触的部位应采用满粘法； 卷材接缝必须粘贴严密，接缝口宽度不应小于10mm；在立面与平面的转角处，卷材的接缝应留在平面 上，距立面不应小于600mm；阴阳角处找平层应做成圆弧或45°（135 ° ）角，并应增加1层相同的卷 材，宽度不宜小于500mm;防水基层必须平整、牢固，铺贴卷材前应使基层表面干燥，基层含水率小于 9%，新作业面施工前先用简易法测基层含水率，即用1㎡的卷材覆盖4h后察看凝结水情况，若无凝结 水即可进行卷材的铺贴。
钢结构详图设计深度及流程
柱编号进行设定
举例
3C12D0 位于12轴D轴相交处的第3节柱
C153-11 结构设计图中标号为153的第11节柱
备注
轴线上 主梁
层号
字母代码
所在主轴线号
左侧辅轴线号
5G2A 位于2轴上A~B轴间的5层平面主梁
方法一： 根据梁所在位置进 行设定
梁 构
轴线间 次梁
代号 C
G，B HB VB TR H,P ST 或 S
构件类型
楼梯扶手 Stair Handrail
平面扶手 Handrail
地脚螺栓 Foundation Bolt
吊车梁 Crane Beam
隔栅
Grating
单轨
Monorail
代号 R HR EB N GR M
2 对于结构形式、各部分构造、几何尺寸、材料截面、零件加工、焊角尺寸和
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长度完全一样的构件可以编为同一个构件号，否则应另行编号； 3 对超长度、超宽度、超高度或箱形构件，若需要分段、分片运输时，应将各
段、各片分别编号； 4 各类构件的编号尽可能保持连续，不同构件不应出现同号或重号。 5 当一根构件分画于两张图上时，应视作同一张图纸进行零件编号。 6 对于超大型的建筑钢结构，构件繁多，为便于区分，可将结构在平面或立面
4 钢结构施工详图设计
4.1 钢结构施工详图设计定义及设计依据 4.1.1 钢结构施工详图设计是继钢结构施工图设计之后的设计阶段。详图设计人 员根据施工图提供的构件布置、构件截面与内力、主要节点构造及各种有关数据 和技术要求，严格遵守《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《钢结构工程施工 质量验收规范》（GB50205-2001）及相关图纸和规范的规定，对构件的构造予以 完善。并根据制造厂的生产条件和现场施工条件的原则，考虑运输要求、吊装能 力和安装条件，确定构件的分段。最后运用钢结构制图软件，将构件的整体形式、 构件中各零件的尺寸和要求、以及零件间的连接方法等，详细的表现在图纸上， 以便制造和安装人员通过图纸，清楚地领会设计意图和要求。 4.1.2 钢结构施工详图是指导钢结构构件制造和安装的技术文件，也是编制施工 图预算的依据和工程竣工后的存档资料。 4.1.3 钢结构施工详图一般由制造厂或施工单位编制。 4.1.4 钢结构施工详图编制的依据是钢结构设计图（包括工程实施过程中的结构 设计变更单），以及合同和设计图指定的设计规范及加工规范。 4.1.5 钢结构详图图面图形所用的图线、字体、比例、符号、定位轴线图样画法， 尺寸标注及常用建筑材料图例等均按照现行国家标准《房屋建筑制图统一标准》 （GB/T50001—2001）及《建筑结构制图标准》（GB50105—2001）的有关规定采 用。
浅谈钢结构施工详图深化设计
浅谈钢结构施工详图深化设计作者：马宏军来源：《城市建设理论研究》2013年第23期【摘要】主要浅析了钢结构施工详图深化设计思路、范围和保证措施。
【关键词】施工详图软件措施中图分类号： TU37 文献标识码： A 文章编号：从20世纪50年代初期开始，对建筑钢结构工程设计，就将设计明确为：钢结构设计图、钢结构详图两个阶段。
钢结构设计图是由设计单位完成，钢结构详图是由钢结构加工厂依据设计图进行深化设计完成，钢结构详图直接作为加工和工地现场安装的依据。
1钢结构深化设计总体思路1、深化设计目的钢结构深化设计的目的主要体现以下方面：（1）、通过深化设计，将原设计的施工图纸转化为工厂标准的加工图纸，使杆件和节点进行归类编号，加工形成流水加工，大大提高加工进度。
（2）、通过深化设计，得出杆件的实际应力比，比较原设计使有的截面，使杆件的截面可以适当进行改进，以降低结构的整体用钢量。
（3）、通过深化设计，对结构的整体安全性和重要节点的受力进行验算，确保所有的杆件和节点满足设计要求，确保结构使用安全。
（4）、通过深化设计，对杆件和节点进行构造的施工优化，使杆件和节点在实际的加工制作和安装过程中能够变得更加合理，提高加工效率和加工安装精度。
2、详图软件的选定深化设计出图软件可采用的有XSTEEL、AUTOCAD、Tekla Structures、PKPM-STXT、等详图制图软件。
均能进行三维建模，各自有各自的特点。
XSTEEL在赋予构件截面特性、实现单线实体化方面具有很大的优势，不但速度快，而且可以对其截面特性进行详细直观的描述。
XSTEEL主要适用于规则的多、高层结构，其对曲线形构件的建模是通过短折线来近似模拟，而其节点类型也均是针对多、高层结构节点设置的。
AUTOCAD无论是平面、还是三维空间，绘图建模功能均很强大，其在实现单线、实体等方面都有独特的功能，针对异型构件、节点方面更能体现其优越性，针对弧形构件可以非常准确的实现。
钢结构工程细部节点做法
钢结构工程细部节点做法说实话钢结构工程细部节点做法这个，我一开始做的很糟。
那时候刚接触，完全是两眼一抹黑。
就说钢结构的梁柱节点吧。
我试过很多次，最开始总是把螺栓的间距弄错。
我就想着这就跟我们平常穿珠子一样，每个珠子之间得有个合适的距离，螺栓也是啊，间距得按照设计来，要不然到后面连接起来就会要么太松要么太紧，整个结构的稳定性就没了。
我记得有一次在现场，因为前面螺栓间距没弄好，装梁柱的时候费了好大的劲，还被师傅说了一顿。
后来我就知道了，在做这个节点的时候，一定要先仔细对照设计图纸，把每个螺栓的位置用粉笔画好，就像我们画画先打草稿一样。
再来说焊接部位的节点。
以前焊接的时候总是掌握不好这个电流的大小。
你说这电流小了吧，就会焊不透；电流大了呢，那焊缝就特别难看，还可能有裂缝。
我就跟那没头的苍蝇似的，不知道试了多少回。
直到有一次，老师傅跟我说，这就好比烧水，火候小了水烧不开，火候大了水还会溢出来，电流也是这么个道理。
他给我一个参照数值，我就慢慢在这个基础上去调整，每次焊接前先在废材上试一下。
经过好多回的尝试，我才慢慢能够根据钢材的厚度、天气啥的来调整出合适的电流。
还有那个节点处的防锈漆处理。
我开始呢，对这个漆的涂刷层数不太在意。
结果过段时间就发现有些节点生锈了。
就好比我们穿衣服，穿一层很薄的衣服在冬天肯定会冷，这防锈漆层数少了就不能很好地保护钢结构。
后来我知道，最少得刷两到三层，每一层都要等它彻底干了再刷下一层。
我有时为了图快，在一些附件的安装上不按照顺序来。
结果又出问题了，就像搭积木如果顺序错了最后肯定搭不成想要的形状。
后来我就意识到，附件安装必须严格按照顺序，这样才能保证节点的各个部分都安装准确。
钢结构工程细部节点做法真的需要不断摸索不断积累经验啊。
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图 2-14 桁架-环梁节点细部 S11 应力云图（单位：N/mm2） 桁架-环梁节点 S11 出现在环梁顶部腹板， 环梁顶部腹板沿整体系 x 轴仅在与竖向腹 板交界区域受拉，其余大部处于受压状态。
图 2-15 柱脚节点细部 S22 应力云图（单位：N/mm2） S22 云图显示柱脚节点沿整体系 y 轴的正向应力最大值出现在靴板与柱脚底板交界 的上表面，反映了靴板在节点复杂受力状态下所起到的加强作用。
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张超 徐珂
图 2-10 设置接触关系后的有限元模型
2.7. 计算结果
2.7.1. 节点细部强度计算结果
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图 2-18 桁架-环梁节点细部 S33 应力云图（单位：N/mm2） 桁架-环梁节点 S33 最大值出现在下斜腹杆的拐角特征处， 说明下斜腹杆拐角在桁架 平面外方向（Z 方向）主要处于受拉状态。
2.7.2.
节点细部变形计算结果
图 2-19 柱脚节点细部变形前后对比图（变形缩放系数：100）
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2.6. 节点细部接触对的设置
分析底板与混凝土梁的接触状态， 须对底板下表面与混凝土梁上表面的连接采用接 触对算法模拟； 锚栓与周围混凝土孔侧面的粘结状态采用 tie 算法模拟； 为改善模型的 收敛性，锚栓螺母与底板采用 tie 算法模拟。 底板下表面接触对的摩擦系数设置为 0.35。具体约束如图 2-10 所示。
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张超 徐珂
1. 绪论 1.1. 项目研究内容
采用有限元法对桁架柱脚节点细部和桁架-环梁节点细部进行了以下计算分析： a) b) c) 柱脚节点、桁架-环梁节点细部强度分析 柱脚节点、桁架-环梁节点细部变形演算 柱脚底板与混凝土表面接触分析
图 2-13 柱脚节点细部 S11 应力云图（单位：N/mm2） S11 云图显示柱脚节点细部沿整体系 x 轴的正向应力最大值出现在下斜箱梁截面上， 反映了下斜箱梁在工况作用下的受拉响应。
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1.3. 报告中使用的坐标系
本报告中使用的坐标系为整体直角坐标系，如图 1 所示：
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图 1 模型整体坐标系
1.4. 材料参数
表 2 节点的材料参数 材料名称 σπιν /(N/mm2) Q420 360
图 2-3 桁架-环梁节点整体几何模型
2.2. 节点细部分析的有限元模型
网格划分采用 ANSA13.0.2 版本，划分网格时，节点基本单元尺寸设置为 40~60mm， 锚栓与底板接触部位网格尺寸为 20mm。表 2-1 是柱脚节点网格单元数目以及网格质量
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σ t/( N/mm2) Ε/( N/mm2) m 密度ρ （T/mm 3） 420 2.060E5 0.3 7.85E-9
2. 节点连接强度分析 2.1. 节点细部几何模型
柱脚节点、桁架-环梁节点与周围构件组成一个完整的结构体系，这些部位力学响 应较为复杂，对结构整体稳定性和刚度有较大的影响。建立节点三维几何模型，采用细 部有限元法分析这些节点的连接强度是非常必要的。 在进行节点细部连接分析时，根据计算目的，几何模型采用 Autocad2006 建立， 如 图 2-1 和图 2-3 所示。 柱脚节点所包含的部件主要是柱脚底板、 柱脚靴板、 箱梁加劲板， 柱脚锚栓（包含螺帽） ，除锚栓和下部混凝土以外，其他部件几何均为一体，用以模拟 板件之间的焊缝连接。桁架-环梁节点主要包括环梁、竖向腹杆、下斜腹杆、水平弦杆， 所有部件均作为一体。
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图 2-6 圆弧过渡处网格模型
图 2-7 桁架-环梁节点细部整体有限元网格模型
2.3. 材料特性
见 1.4 节。
2.4. 坐标系设置
坐标系的设置方法同 1.3 节所述。
2.5. 边界条件
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图 2-20 桁架-环梁节点细部变形前后对比图（变形缩放系数：200）
图 2-21 柱脚节点细部最大主应变云图
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图 2-16 桁架-环梁节点细部 S22 应力云图（单位：N/mm2） 桁架-环梁节点 S22 最大值出现在环梁侧面腹板上， 说明侧面腹板部分区域在竖向处 于受拉状态，与内部加劲板交界处沿竖向处于受压状态。
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图 2-12 桁架-环梁节点细部 Mises 应力云图（单位：N/mm2） 图 2-12 显示桁架-环梁节点最大 Mises 应力为 275.4N/mm2,出现在环梁与内部加劲 板的交界处，未超过 Q420 材料的强度设计值 325N/mm2，满足设计要求。
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图 2-1 柱脚节点整体几何模型
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图 2-2 柱脚节点的锚栓几何模型
图 2-11 柱脚节点细部 Mises 应力云图（单位：N/mm2） Mises 应力是描述钢材在三维应力状态下的等效标量，可以标定钢材初始屈服和屈 服面的移动（硬化） ，具体格式如下式所示：
σ von =
1 sij sij 2
1 其中 sij = σ ij σ mδ ij σ m = σ iiσ ii 3
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图 2-25 桁架-环梁节点细部主应变矢量云图 桁架-环梁节点端面法向与最小主应变方向最接近，水平弦杆端面下部沿法向存在 一部分受拉区域。
2.7.3.
底板与混凝土梁表面接触状态结果
2.5.1. 整体梁系模型节点端部位移的施加
在节点细部分析模型中， 施加的载荷主要是与该节点相关的端部位移向量， 在每个
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中心控制点与节点关联构件端面建立 MPC 传递该位移向量，如图 2-8 和 2-9 所示
图 2-26 柱脚底板接触状态云图 由接触非线性分析，COPEN 云图显示了柱脚底板与混凝土表面表明的分离状况， 柱 脚节点受载后大部分区域处于紧密接触状态， 出现极小负值的 COPEN 值是数值求解过程 的误差造成的，属于可以接受的合理范围。
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0.6～1.0 （较好） 20～120（四面体） 386
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图 2-4 柱脚节点细部整体有限元网格模型
图 2-5 内部加劲板网格模型
图 2-17 柱脚节点细部 S33 应力云图（单位：N/mm2） S33 云图显示柱脚节点沿整体系 z 轴的正向应力最大值出现在圆角特征区域内，反 映了下斜箱梁下侧腹板受载后的横向受拉变形效应。
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图 2-8 柱脚节点端面位移向量施加模型
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张超 徐珂
图 2-9 桁架-环梁节点端面位移向量施加模型
2.5.2.
节点细部重力的施加
采用体积力（Gravity）的方式，在同一静力分析步中施加该节点细部的重力等效 节点载荷。
报告对有限元分析的边界条件、单元选择、网格细化、模型简化、输入数据、计算 的应力和变形结果、用到的符号、单位、坐标系、参考文献、材料特性、软件及版本都 进行了详细的说明。
1.2. 报告中使用的单位
表 1 报告中使用的单位 名称 弹性模量 泊松比 长度/位移 质量 密度 重力加速度(9800 mm/s2) 单位 MPa mm T T/mm 3 mm/s2
上式通过爱因斯坦求和约定能够展开成具体的表达式， 引入张量形式可以缩减表达 式长度，便于推导。 图 2-11 显示柱脚节点最大 Mises 应力为 317.1N/mm2， 未超过 Q420 钢材的最小屈服 应力 360N/mm2，同时小于 Q420 材料的强度设计值 325 N/mm2。出现在下斜箱梁与柱脚底 板的圆角特征边缘，该特征有效降低了应力集中效应，有利于增强该区域的疲劳强度。
统计表；有限元求解采用 ABAQUS6.9-1 版本，其有限元网格模型如图 2-3 所示。鉴于本 次网格划分质量较高，计算中采用的单元类型设置为 C3D8I（非协调元） ，在位移插值 函数中增加无内部节点的附加自由度，在单元内部产生作用。对于板件类结构，采用较 少层数的单元即可达到较高的分析精度， 能有效避免单层缩减积分单元抵抗弯曲变形时 的“零能模式” 。 模型求解过程考虑大位移效应（几何非线性） ，采用 UL（Updated Lagrange）格式 进行迭代，控制流程如下式所示
+ ( tt K L + tt K NL )u (l ) = t +t Q tt+tt F (l ) (l = 0,1, 2,...)
上式左端两刚度矩阵项分别由线性应变、非线性应变的转换矩阵和 Cauchy 应力向 量的乘积在单元域内积分， 然后集成而成的。 右端第二项系统内力向量由线性应变转换 矩阵和 Cauchy 应力矩阵的乘积在单元域内积分，然后集成而成的。式中各项左下标时 间变量代表该张量的参考构型。 表 2-1 柱脚节点细部有限元模型的网格组成 类型 单元总数 六面体（8 节点） 五面体（6 节点） 质量检查参数 Aspect Ratio (体单元边长比) Solid Jacobian （雅可比） Internal angle （内部角度） 有限元单元的体单元组成 数目 占单元总数百分比（%） 90819 87705 3114 网格质量检查结果 分布范围 1～6 6～8 （好） （较好） 100 96.57 3.43 占单元总数百分比（%） 100 0 93.37554