工业设备钢框架结构研究
新型装配式钢框架结构建筑体系研究与应用
新型装配式钢框架结构建筑体系研究与应用摘要：钢结构具有轻质高强、绿色环保、便于制作和标准化以及抗震性能好等诸多优点，在欧美发达国家住宅建筑中已得到推广与应用。
关键词：装配式；框架结构；建筑体系近些年，我国出台许多政策大力推进装配式钢结构建筑产业的发展，国内很多学者和企业已开发出诸多新型装配式钢结构建筑体系，但依然存在一些问题亟待解决，主要是集中在以下两个方面:1) 装配式钢结构建筑结构体系存在的问题随着我国建筑产业化的大力推进，国内研究人员针对装配式钢结构建筑中的结构体系进行了许多研究和创新，但仍存在现场施工复杂、工厂制作程度低、设计多样化等不足，难以满足现代装配式建筑的工厂生产化、设计标准化以及施工装配化等要求，难以发挥钢结构快速装配的优势。
2) 装配式钢结构建筑围护体系发展滞后从我国当前的装配式钢结构建筑体系的发展和应用来看，较多的研究人员更多地集中在建筑结构体系的发展和研究上，忽略了钢结构建筑体系中围护结构存在的问题。
装配式钢结构建筑体系要真正实现产业化，其围护体系也必须满足高度集成化和工业化。
但是很多装配式钢结构建筑依然采用粗放式、现场湿作业较多的围护体系，与市场上的装配式钢结构建筑体系难以配套，严重制约了装配式钢结构建筑的推广和应用。
针对上述我国装配式钢结构建筑体系存在的两个主要问题，东南大学、浙江东南网架股份有限公司、北京津西赛博思建筑设计有限公司以及天津大学等高校和企业基于已有的钢结构建筑体系进行研究和拓展，提出一系列新型钢框架结构建筑体系，并开展了系统的研究和工程应用。
1 多腔柱钢框架-支撑体系建筑1.1 多腔柱钢框架-支撑体系的组成对于多腔柱钢框架-支撑体系体系，其结构部分主要由多腔柱、上环下隔式梁柱节点以及支撑等组成；围护结构主要由预制混凝土墙体大板以及钢筋桁架混凝土叠合楼板等组成。
多腔柱是基于标准化的理念提出的一种新型截面承重构件，其截面选取冷弯方钢管作为核心腔体与冷成型C形钢连接，形成L形、T形以及十字形等截面形式，截面宽度与墙体厚度保持一致，既能满足承载力要求，又能很好地避免梁柱外露影响建筑空间布置，提高空间使用率。
框架结构设计研究方法
框架结构设计的基本原则与要求
框架结构设计的基本原则
• 结构安全性原则：确保结构在各种荷载作用下具有足够的强度、刚度与稳定性
• 结构功能性原则：满足建筑功能需求，保证结构的空间利用率与使用性能
• 结构经济性原则：在满足结构安全性与功能性的前提下，尽量降低工程成本
• 结构验收：检查结构尺寸、标高、轴线等是否符合设计要求
• 材料验收：检查材料质量证明书、检验报告等是否符合规范要求
• 设备验收：检查设备性能、安装质量等是否符合设计要求
框架结构施工完成的评定标准
• 结构性能评定：根据结构试验与计算结果，评定结构的性能指标
• 工程质量评定：根据工程质量检验与验收结果，评定工程的质量等级
• 钢结构框架结构：以钢材为主要材料，具有较好的抗拉性能
• 混合结构框架：采用多种材料组合，如钢筋混凝土与钢的组合框架
框架结构的特点
• 框架结构具有较高的空间利用率，能够满足建筑空间需求
• 框架结构的抗震性能较好，能够满足地震区的抗震设防要求
• 框架结构的施工工艺相对简单，有利于缩短工程周期
框架结构在建筑工程中的应用领域
框架结构在住宅建筑中的应用
• 住宅建筑中的多层框架结构、高层框架结构等
• 住宅建筑中的公寓、别墅等框架结构
框架结构在公共建筑中的应用
• 公共建筑中的办公楼、商场、酒店等框架结构
• 公共建筑中的体育馆、展览馆等大跨度框架结构
框架结构在工业建筑中的应用
• 工业建筑中的厂房、仓库等框架结构
• 工业建筑中的烟囱、栈桥等特殊框架结构
• 动态分析方法：如自振频率法、振型法、模态叠加法等
钢框架结构多层工业厂房施工浅谈
垂直度进 行复测 ， 整后 方可以该 区间作为基 准（ ） 一 节 框 架柱 的施 工 。底 层 框 架 形 成 后 ， 一 节 柱 的 ２上 上 安装 将 是 工 程 安 装 质 量 的第 二个 关 键 。下柱 柱 头 的铣 平 加 工 为 上 柱 的 安 装 提 供 了保 证 ． 上 柱 底 部 的焊 接 衬 板 如 果 没 有 但 经 过 刨 平 顶 紧 的 特 殊 加 工 仍 会 给 安 装 带 来 较 大 的 难 度 ， 时 同 使 接 口的 坡 口间 隙 较 大 ． 法 保 证 该 接 口全 熔 透 焊 的 焊 接 质 无 量 。该节 点 处 安 装 连 接 耳 板 的 设计 也是 影 响安 装 质 量 的关 键 因素 。耳 板 除 了要 保 证 施 工 荷 载 和 风 载 下 的稳 定 和 强 度 要 求 外 ， 要考虑偏 心 、 还 日照 引 起 的 应 力 变 形 影 响 以 及 安 装 中 对 上柱 进行 校 核 的 可 调 整 要 求 ， 议 耳 板 的 螺 栓 孔 直 径 应 比螺 建 栓 直 径 大 ３ ４ ｍ． 时安 装 螺 栓 应 以采 用 高 强 螺 栓 为 宜 。 ￣ｒ 同 ａ 上 节 柱 的安 装 应 以其 上 框 架 梁 的安 装 完 成 后 作 为 焊 接 的 条 件 。 基 准 单 元 框 架 复测 合 格 后 方 可 进 行 柱 接 口处 的 焊 在
３ 主要 施工 方案
根 据 上 述 工 程 特 点 和 难 点 的 分 析 ， 针 对 业 主 方 对 施 工 并
高 强 螺 栓 数 量 多达 ２ ６颗 ， 根 框 架 梁 的拼 接 要 完 成 ４ ２颗 ０ 一 １ 高 强 螺 栓 的 安 装 ．且 螺 栓 和 安 装 孔 的 配 合 公 差 只 有 ２ ｍ， ａ ｒ 要 在 规 范 允 许 的 范 围 内将 高 强 螺栓 全部 穿 人 安 装 孔 ， 给 安 装 这 精 度 提 出 了较 高 的 要 求 。 （ ） 缘 螺 栓 连 接 使 梁 的上 翼 缘 局 部 因 为 节 点 板 和 螺 栓 ３翼
钢框架结构的优化设计研究
钢框架结构的优化设计研究一、本文概述随着现代建筑技术的不断发展，钢框架结构作为一种重要的建筑形式，已经广泛应用于各类建筑项目中。
然而，在追求建筑美观和实用性的如何优化钢框架结构的设计，以降低成本、提高结构性能、确保安全稳定，已成为当前建筑领域亟待解决的问题。
本文旨在探讨钢框架结构的优化设计研究，通过对钢框架结构的受力性能、稳定性、经济性等关键因素的分析，寻求最佳的设计方案，以期为钢框架结构的未来发展提供理论支持和实践指导。
具体而言，本文将从以下几个方面展开研究：介绍钢框架结构的基本概念和特点，阐述优化设计的重要性和必要性；分析钢框架结构的受力性能和稳定性，探讨不同设计参数对结构性能的影响；再次，结合经济因素，研究如何在满足结构性能要求的前提下，降低材料消耗和工程造价；通过实际案例分析和模拟计算，验证优化设计的可行性和有效性。
通过本文的研究，期望能够为钢框架结构的优化设计提供一套系统、科学的方法论，为建筑工程师在实际工程中提供有益的参考和借鉴，推动钢框架结构在建筑设计中的广泛应用和优化发展。
二、钢框架结构的优化设计理论钢框架结构作为现代建筑的重要支柱，其优化设计理论在提升结构性能、提高经济效益和满足建筑功能需求等方面具有深远意义。
优化设计理论的核心在于通过合理的设计手段，使钢框架在满足安全、稳定和经济的前提下，实现最佳的性能表现。
在钢框架结构的优化设计中，首要考虑的是结构的承载能力和稳定性。
这要求设计者在结构选型、材料选择、截面尺寸确定等方面进行全面考量。
通过先进的计算方法和设计软件，对结构在各种荷载工况下的受力性能进行精确分析，从而确保结构的安全性和稳定性。
优化设计还需要注重结构的经济性。
在满足结构性能的前提下，通过合理的材料使用、截面优化、节点设计等手段，降低结构成本，提高经济效益。
随着绿色建筑和可持续发展的理念日益深入人心，优化设计还需考虑结构的环保性和可持续性，例如采用可再生材料、优化能源利用等。
高强度钢材钢框架屈曲约束支撑结构抗震性能与设计方法研究
。
02
复杂环境因素影响
地震作用是一个复杂的环境因素，涉及到多种不确定性因素，如地震强
度、震源深度、场地条件等，需要进一步深入研究这些因素对屈曲约束
支撑结构抗震性能的影响。
03
精细化设计方法
目前对于高强度钢材钢框架屈曲约束支撑结构的抗震设计方法尚不够精
细化，需要进一步发展基于性能的设计方法，考虑材料非线性、几何非
研究结果可以为高强度钢材钢 框架屈曲约束支撑结构的抗震 设计和应用提供理论依据和实 践指导。
同时，研究成果也可以为其他 类似结构的抗震设计和研究提 供参考和借鉴。
02
国内外研究现状及发展趋势
国内外研究现状
国内研究
国内对高强度钢材钢框架屈曲约束支撑结构的研究尚处于初 步阶段，主要集中在材料的力学性能、构造细节和设计方法 等方面。目前，国内的研究成果主要集中在一些学术论文和 专利中。
框架结构模型建立
模型设计
根据实际工程需求和试验条件，建立高强度钢材钢框架屈 曲约束支撑结构模型，考虑材料性能、几何非线性、支撑 类型和数量等因素。
几何非线性
考虑结构模型的几何非线性，如梁柱弯曲和剪切变形等， 以精确模拟结构的真实行为。
材料性能
考虑高强度钢材的力学性能，如弹性模量、屈服强度和抗 拉强度等，以及可能的材料缺陷和损伤。
优化算法选择及参数确定
优化算法
采用混合遗传算法和模拟退火算法进行优化。混合遗传算法结合了遗传算法和模 拟退火算法的优点，能够处理复杂的约束优化问题。模拟退火算法通过引入退火 过程，避免陷入局部最优解。
参数确定
包括群体大小、交叉概率、变异概率、退火温度等。通过试验和经验选择合适的 参数，以获得良好的优化效果。
框架结构研究现状及发展趋势
框架结构的施工安全与环境保护
框架结构的施工安全
• 施工人员安全：提供安全培训，佩戴安全帽、安全带等 防护装备 • 施工设备安全：检查设备性能，确保设备安全可靠 • 施工环境安全：确保施工现场的安全和畅通
框架结构的环境保护
• 节约资源：合理使用材料，减少浪费 • 减少污染：控制施工过程中的噪音、粉尘等污染 • 绿色施工：采用环保材料和工艺，降低对环境的影响
框架结构新材料的研究与应用
• 高性能混凝土：具有高强度、高耐久性和高抗震性能的混凝土 • 纤维增强复合材料：具有高强度、轻质和耐腐蚀性能的新型材料 • 纳米材料：具有高强度、高韧性和高耐久性的新型材料
框架结构设计与施工的智能化与绿色化
框架结构智能化设计的方法
• 自动化设计：利用计算机程序自动完成结构设计和验算 • 智能化优化：利用人工智能技术，优化结构布局和构件尺寸 • 信息化管理：利用信息管理技术，实现结构设计的数据共享和协同工作
框架结构抗震性能的数值模拟与分析
框架结构抗震性能数值模拟的目的
• 补充试验研究的不足，提高研究效率 • 研究框架结构在地震作用下的破坏机理和变形特征 • 为框架结构抗震性能的优化设计提供依据
框架结构抗震性能数值模拟的方法
• 有限元法：利用计算机模拟结构在各种荷载作用下的性能 • 有限差分法：利用计算机模拟结构在空间和时间上的变形 • 有限体积法：利用计算机模拟结构在流体作用下的性能
框架结构的质量控制与验收标准
框架结构的质量控制
• 材料质量控制：确保材料质量符合设计要求 • 施工工艺控制：确保施工工艺符合规范要求 • 施工过程控制：确保施工过程中的质量和安全
框架结构的验收标准
• 国家和行业规范：如《建筑结构荷载规范》、《建筑抗震设计规范》等 • 设计文件：包括设计图纸、计算书、设计变更等 • 施工质量验收标准：如《建筑工程施工质量验收统一标准》等
钢结构框架的设计方法与理论研究
钢结构框架的设计方法与理论研究钢结构框架作为一种重要的建筑结构形式，具有高度的强度、稳定性和保护性能。
设计好钢结构框架需要遵循科学的设计方法和理论研究。
本文将介绍钢结构框架的设计方法和理论研究的一些重要方面。
一、弹性分析法钢结构框架的设计方法之一是弹性分析法。
弹性分析法将结构视为弹性体，考虑结构的刚度、荷载作用和变形，使用力学和数学方法进行分析。
首先，根据结构的几何形状和荷载条件，建立结构的刚度矩阵。
然后，根据结构的边界条件和支座约束，解出结构的位移和内力。
最后，根据内力和位移，验证结构的强度和稳定性。
弹性分析法是钢结构框架设计中常用的方法，可以提供结构的合理设计参数。
二、极限状态设计钢结构框架的设计方法之二是极限状态设计。
极限状态设计将结构的荷载和抗力视为概率变量，并根据可靠度要求确定结构的安全系数。
根据结构的荷载和抗力的统计特性，得到结构的荷载效应和抗力效应的概率密度函数。
然后，根据结构的可靠度要求，确定结构的安全系数，使得结构在设计寿命内的失效概率满足规定要求。
极限状态设计是一种可靠性设计方法，可以保证结构在使用寿命内的安全性能。
三、动力响应分析钢结构框架的设计方法之三是动力响应分析。
动力响应分析考虑结构在地震、风荷载等动力荷载作用下的响应。
首先，根据结构和荷载的特性，建立结构的有限元模型。
然后，采用数值方法求解结构在动力荷载下的响应。
最后，根据响应结果，评估结构的安全性和可靠性。
动力响应分析可以有效地评估结构在动力荷载作用下的响应和破坏机制，对钢结构框架的设计和抗震加固具有重要意义。
四、抗震设计钢结构框架的设计方法之四是抗震设计。
地震是一种常见的自然灾害，对钢结构框架的安全性提出了严峻要求。
抗震设计首先需要确定结构的设计地震动参数，包括设计基准地震动参数和地震动输入。
然后，根据结构的抗震设计要求和地震动参数，进行结构的抗震设计。
抗震设计包括结构的选择、布置和加固方式等。
钢结构框架的抗震设计是保证结构在地震作用下具有足够的强度和韧性，确保结构及其使用功能的安全性。
石油化工钢结构冷换框架结构设计
石油化工钢结构冷换框架结构设计【摘要】本文介绍了石油化工钢结构冷换框架结构设计的相关理论、设计要求和方法、设计参数确定、结构强度分析、受力性能和稳定性分析等内容。
通过对该结构设计的总结及存在问题及改进方向的探讨，为未来石油化工领域钢结构设计提供了重要参考。
该研究的目的在于提高石油化工设备的可靠性和安全性，具有积极的意义。
未来发展方向将侧重于优化设计参数和加强结构强度分析，以满足不断提升的石油化工设备的需求。
通过对石油化工钢结构冷换框架结构设计的研究，可以不断完善现有设计，提高设备的性能和可靠性，推动行业的进步和发展。
【关键词】石油化工、钢结构、冷换框架、结构设计、理论、设计要求、设计方法、设计参数、强度分析、受力性能、稳定性分析、总结、存在问题、改进方向、未来发展方向。
1. 引言1.1 石油化工钢结构冷换框架结构设计的背景石油化工产业是世界上最重要的产业之一，其发展对于经济和社会具有重要意义。
而在石油化工过程中，需要运用大量的钢结构进行设备支撑和承载，其中钢结构冷换框架是一个重要的组成部分。
石油化工钢结构冷换框架结构设计的背景主要源于石油化工生产过程中需要进行冷却的设备。
这些设备在运行过程中会产生大量的热量，需要通过冷却来保持温度恒定，以确保设备的正常运行。
而冷换框架就是用来支撑和固定冷却设备的重要结构，其设计合理与否直接关系到设备的安全和稳定运行。
随着石油化工产业的不断发展和技术进步，冷换框架的设计要求也越来越高。
钢结构冷换框架需要具有足够的强度和稳定性，以承受设备的重量和环境的影响。
对于石油化工钢结构冷换框架结构设计的研究和优化变得尤为重要。
通过深入研究冷换框架的设计原理和方法，可以有效提高设备的运行效率，减少能源消耗，降低生产成本，促进石油化工产业的可持续发展。
1.2 研究目的研究目的是通过对石油化工钢结构冷换框架结构设计相关理论的深入探讨和分析，致力于提高设计水平和技术应用，以满足石油化工领域对于安全、稳定、高效的要求。
工业设备钢框架结构研究
２１ ０ ０年Biblioteka 第 ２期 工 业 设 备 钢 框 架 结 构 研 究
孙 文 中 代 利 民 孙 伟 姚 杰 鑫
（ 国 石 油 天 然 气 华 东勘 察 设 计 研 究 院 吉林 分 院 ， 林 吉 林 １ ２ ０ ） 中 吉 ３ ０ ０
钢 框 架 结 构 近 年 来 在 我 国 得 到 了 很 广 泛 的 应 用 ， 种 多 方 面 取 代 了传 统 的混 凝 土 结 构 。 这 钢 框 架 结 构 多 数 由横 梁 与 立 柱 刚 接 而 成 。 刚 性 连 接 的 结 构 以其 强 度 高 ， 自重 轻 ， 震 性 能 好 ， 工 速 度 快 ， 业 化 抗 施 工 程度高 ， 可重 复 使 用 ， 率 高 等 各 方 面 的 优 点 ， 工 业 中 很 横 梁 与 普 通 梁 式 结 构 相 比 ， 省 钢 材 ， 构 横 向 刚 度 较 好 ， 效 在 节 结
键 槽贴合 。
约 束 键 ： 用 约 束 装 配 方 法 ， 平 键 端 面 与 传 动 轴 槽 底 使 使 面 贴 合 。继 续 进 行 约 束 装 配 ， 平 键 侧 面 与 键 槽 侧 面 平 行 。 使 最 后 ， 平 键 圆 弧 与 键 槽 圆 弧 同轴 。 使 ３ ４ 齿 轮 的装 配 和 约 束 ． 移 动 大 齿 轮 ： 活 直 齿 圆 柱 大 齿 轮 的 三 维 球 ， 过 三 维 激 通 球 工具控制手柄 操作 ， 将直 齿 圆 柱大 齿 轮 移动 到 传动 轴 的 左侧， 以便 于下 一 步 装 配 。 约 束 零 件 ： 用 约 束 装 配 ， 直 齿 圆 柱 大 齿 轮 与 传 动 轴 使 使 同 轴 。同 理 ， 用 装 配 约 束 命 令 ， 取 大 齿 轮 键 槽 侧 面 ， 使 拾 选 择“ 贴合” 约束 。鼠标 拾取 传 动 轴 上平 键 的 侧 面 ， 大齿 轮 使 与 传 动 轴 通 过 平 键 定 位 ， 后 将 大齿 轮 进 行 轴 向定 位 。 然 ３ ５ 其 他 零 件 的 装 配 和 约 束 ． 定 距 环 装 配 ： 用 上 述 约 束 装 配 方 法 ， 传 动 轴 上 的 定 使 将 距环和其他 轴承进行装 配。 齿 轮 轴 上 的 零 件 约束 装 配 ： 前 面 的 操 作 中 ， 于 齿 轮 在 对 轴上 的零件没有使 用 约束 装 配 ， 将 齿 轮轴 向减 速器 中 装 在 配时 ， 其他零件 相对 齿 轮轴 的位 置将 会 发 生 变化 。为 了装 配 ， 里将齿轮轴 上的零件 也进行 约束装配 。 这 约束齿 轮轴与传 动轴 。利用 齿 轮轴 圆柱 面与减 速器 箱
钢框架结构的优化设计研究
ｇ １ ＝ ｇ ｋ ＝ １ ． ２ ｘ ２ ． ４ ７ ＝ ２ ． ９ ６ ｋ Ｎ／ ｍ
１ 钢结构 中端框 架的计算及优 化
对 于屋盖采用连续檩条方案 的钢 结构 建筑 ， 在建 筑物端头 的第二榀刚架将承担较跨 中各刚架大一些 的反力 ， 如 果是均匀 连接檩条 ， 第二榀 刚架的 内力应乘 以 １ ． １ ３增大调整 系数 ， 但对 于嵌套搭接 而成 的联系檩条 ， 存在 嵌套松动 问题 ， 第二榀 刚架 的实际受 力会得到减小 ， 此增大调整 系数也可 以不考虑 。 钢 结构设计 软件在计 算 门式 刚架 时采用 平面 刚架计算 模 式， 端框架有许 多抗风 柱， 采用柱子顶接屋 盖梁 之后 ， 抗风 柱变
活载 ： ｑ ． ＝ １ ． ５ ｋ Ｎ ／ ｍ２
ｑ ｌ ｇ ｋ ＝ １ ． ４ ｘ １ ． ５ ＝ ２ ． １ ｋ Ｎ／ ｍ
施工阶段 内力按弹性计算 ， 计算简 图可视 实际支承跨数及 跨度 尺寸确定 ， 选三跨连续板 （ 不考 虑活载不利布 置） 以ｌ ｍ 宽 板 条 为计 算 单 元 。 跨中正弯矩 ；
住宅 的起 步并不是很早 ， 因此在技 术上和设计上 ， 都稍微显 得不成熟， 因此 ， 在建筑 的时候还 是没有更好 的达到建筑节约 的要求， 在建 筑 中较少 的获得经济和社会效益 因此要注重对多层钢框架结构的优化设计 ， 以便获得更好 的经济效果， 逐步的降低 工程制造 的成本 。 关键词 ： 钢框架 ： 结构 ： 优化设计
钢板 。 （ １ ） 验算组合板。
荷载和 内力计算 ： ａ ． 施工阶段 。 恒载包括 ： 钢筋和混凝土 自重 ， 压 型钢板 自重 。 压型钢 板梯形 凹槽部 分混凝 土折 算高度 为 ２ ７ ． ３ ７ ５ ｍ ｍ， 混 凝 土 板 平 均 厚度 为 ６ ５ ＋ ２ ７ ． ３ ７ ５ ＝ ９ ２ ． ３ ７ ５ 。 活载 包 括 ： 施工荷载 。
关于钢结构厂房设计要点的研究分析
02
钢结构厂房设计概述
钢结构厂房的特点
1
钢结构厂房是一种以钢材为主要结构材料的厂 房，具有轻质高强、结构稳定、建造灵活、拆 卸方便等特点。
2
钢结构厂房的构造设计可根据需要进行灵活的 变动，适应不同的工艺和设备需求。
3
钢结构厂房的构件可实现工厂化批量生产，具 有施工周期短、经济性高、环保等优点。
钢结构厂房的适用范围
用提供更为全面的技术支持。
06
参考文献
参考文献
王明贵. 钢结构厂房的设计及优化[J]. 建筑结构, 2017(7): 12-20.
李文华. 基于BIM的钢结构厂房设计研究[J]. 建筑结 构学报, 2018(11): 23-28.
张海龙. 寒冷地区钢结构厂房保温设计研究[J]. 建 筑结构, 2019(4): 34-39.
构件与节点设计
总结词
钢结构厂房的构件和节点设计是整个设计工 作的关键之一，直接影响到厂房的结构性能 和使用寿命。
详细描述
在进行构件和节点设计时，应综合考虑材料 的性质、加工工艺、安装要求等因素，选择 合适的截面形式和节点构造，并遵循相应的 设计规范和标准。同时，还要考虑构件的防
腐蚀、防火等措施。
防腐、防火设计
总结词
钢结构厂房的防腐和防火设计是整个设计工作的重要环节，直接影响到厂房的使 用寿命和人员安全。
详细描述
在进行防腐设计时，应综合考虑材料的性质、环境条件、维护要求等因素，选择 合适的防腐措施和方法。同时，还要考虑结构的耐火性能和防火措施，以满足规 范和标准的要求。
抗震与抗风设计
总结词
钢结构厂房的抗震和抗风设计是整个设计工作的重要环 节，直接影响到厂房的结构安全和使用舒适度。
多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构设计探究陈浩
多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构设计探究陈浩发布时间：2023-05-29T08:50:39.316Z 来源：《建筑实践》2023年6期作者：陈浩[导读] 为适应社会发展的脚步，满足民众的实际需求，工程建设企业正不断寻求新型的建筑设计方案和施工方案，多层钢结构模块和钢框架复合建筑结构建设模式应用，以实际的工业园区建设为例，分析研究建筑多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构的设计要求和具体施工技术应用方案，通过一系列数据研究和对比，分析多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构技术要求的优势，可为相关工作者提供帮助｡身份证号码：33068219961203xxxx 摘要：为适应社会发展的脚步，满足民众的实际需求，工程建设企业正不断寻求新型的建筑设计方案和施工方案，多层钢结构模块和钢框架复合建筑结构建设模式应用，以实际的工业园区建设为例，分析研究建筑多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构的设计要求和具体施工技术应用方案，通过一系列数据研究和对比，分析多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构技术要求的优势，可为相关工作者提供帮助｡关键词：多层钢结构；钢框架；关键节点；技术设计要求在建筑工程实施过程中，多层钢结构模块应用范围十分广泛，由于钢结构中部比较重要的零部件数量较多，工程建设量极大，常需要使用建筑企业所提供的专用节点形式｡建筑专用节点连接形式一般需要使用螺栓拉杆等方式，以此保证模块之间角度连接间的刚度和稳定性，由于专用节点连接结构普遍具有外部形式简单､稳定性强､施工简单等优势，因此该施工模式普遍适用于模块单元的连接｡1工程概述本文以某工业园区为例，分析多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构体系的设计要求和技术应用方案｡简要概述该工程：某建筑是用于办公的低层公寓，面积范围约3140m，建筑物共4个楼层，总高度是15.5m，第一层的高度是4.5m，其余高度为3.3m，其中没有地下室或者地下车库，该建筑物选用的是钢结构模块与钢框架复合结构体系｡2钢框架施工特点2.1施工强度由于钢框架在基础建设环节上，其内部零部件比木质材料或者混凝土材料重量更轻，结构强度更高，其中基础钢框结构承重相比木结构，建筑质量至少轻30%~50%左右，并且钢框结构相比传统框架更坚固､更耐用｡2.2制造简单钢框架复合建筑实施过程中，钢材质螺栓生产过程中，尺寸参数种类较多，能够按照订单设计实际情况进行生产和制造，此种施工现状意味着此种施工模式能够定制出不同建筑类型､尺寸大小的建筑荷载｡2.3耐火性由于现代化钢框架施工结构具有极高的防火性能，能够减少建筑物产生的火灾风险，能够在火灾产生时阻止火势蔓延｡2.4耐潮性钢框架在实施环节上，具有良好的防潮应用性能，其性能取决于钢材质基础碳物质基础含量，为了保证钢框架施工效果和质量水平，需要使用可以防锈的热量锌镀层，以此保证钢结构零部件不会受到水资源的腐蚀和影响｡3多层钢结构施工要点3.1工厂制作多层钢结构施工过程中，应经过厂家生产和制作两个阶段，完成施工现场和安装，要保证多层钢结构施工顺利开展，实际开展钢结构模块与钢框架复合建筑设计以及工程制作时应对钢结构制作以及安装生产能力进行详细的考察，对于增强多层钢结构施工质量和发展进程具有重要意义｡针对此种现状，多层钢结构施工需要针对工厂生产和制作各个流程与环节开展合理的方案设计，如：核心零部件加工技术方式､零部件生产工艺､加工流程以及生产工艺设备等｡3.2钢结构预制首先钢结构生产和H型钢焊接完成之后，应按照钢结构安装流程和工艺需求在钢平台上进行钢结构预制和结构安装，以此确保钢结构焊接和制作质量水平｡其中钢材拼接间距和腹板连接缝隙焊接间距应大于200mm，而钢结构双翼边缘板材拼接长度则不能小于板材宽度的2倍左右｡为了板材安装便捷，确保板材安装安全性，板材进行结构焊接时，应尽可能确保焊接质量水平，并且在板材上将立柱､横梁上的强化钢筋结构板､连接结构板以及衡量等结构按照施工图纸和方案设计进行小组对比与结构焊接｡在钢平台上预制生产的钢结构零部件除了需要按照施工图纸和设计规范以外，还需要充分考虑施工现场安装工艺性和零部件尺寸变化｡4构件设计要求在建筑工程中，有很多烦杂的工作步骤和多个工作要求，因为构件的设计和规划情况能直接影响到整体的设计效果和最终的应用效果，所以在进行多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构设计工作时，须提升构件设计能力，提升建筑的品质，减少施工建设期间的一些不必要的问题，为后续工作提供安全保障｡相关工作人员要提升对构件设计工作的重视程度，并根据构件设计方案进行实际的施工工作｡具体而言，这栋办公楼选择的是抗震效果达到二级的Q235B钢，所以在设计构件时需按照GB5011—2010《建筑抗震设计规范》中的具体标准进行工作，将轴压比控制在恰当的范围内，尽可能提升整个钢结构模块的抗震能力｡另外，首层和其他楼层的梁柱截面也是不一样的，相关的标准要求也不一样，所以计算方法也不一样，按照实际情况计算之后，最终确定的结果是首层框架柱截面的设计方案有2种，包括240mm×10mm､300mm×10mm，但是其他楼层框架的柱截面的面积需按照标准选择240mm×10mm的方案｡5打造结构计算模型5.1办公楼建设的结构计算参数按照GB50011—2010《建筑抗震设计规范》（2016年版）的相关要求和一些其他的建筑资料可知，办公楼建筑的抗震设防烈度一般都为8度，基础的地震加速度是0.209g（g为重力加速度），设计这类建筑物时的相关参数很多，基本标准参数见表1｡表1结构计算参数确定的参数数据丙类Ⅳ类0.650.55B类三级设计者需综合考虑各种影响因素，利用计算模型分析上述参数是否恰当，再进行下一步的工作｡5.2合理简化节点的技术要求实际上，在设计钢模块各单元的连接节点时，设计者须按照相关标准要求选择恰当的技术方案｡具体来说，插销连接的组合方式比较常用，可确保钢铁模块连接强度符合国家标准要求，为后期施工工作的正常运行提供保障｡设计节点时，需重视传统钢框架与模块单元之间的连接节点设计方案，保障该部分节点的贴合性，才可确保中部建筑更牢靠，建筑物的整体品质符合标准要求｡设计该办公楼的相关节点结构时，可灵活应用ANSYS有限元软件，打造较简单的节点方案，如十字形节点模型，建筑的房梁､房柱和短柱都可用软件中的Beaml89单元进行模拟，建筑拉杆可利用Link8单元进行模拟｡然后利用软件绘制出骨架曲线，再把绘制的曲线图和实体模型的骨架曲线图相比较，最终得出结论｡实体模型的极限荷载约86kN，极限位移是134.1mm，被简化的节点模型的极限荷载是77kN，极限位移是114.1mm，弹性位移范围也差不多，弹性均为50mm｡由此可见，简化节点并不影响建筑最终的品质，还可减少很多不必要的步骤，减轻工作人员的工作负担，所以有必要进行节点简化工作，利用相关技术提升工作成效｡5.3最终确定建筑模型应用软件分析相关数据后，再确定建筑模型和相关要求是一种非常有效的方法｡但也不能完全依赖虚拟数据和虚拟技术，实际场地的施工要求还是要在实地考察研究分析之后才能确定，在更改完相关数据之后，再进行模拟实验，直到最终确定出完美的结构设计方案后，才能开始进行建筑工程建设工作｡6结论由此可见，对于现阶段建筑工程施工现状进行详细分析，同时充分结合工程项目建设现状，本文总结施工模块信息参数､尺寸数据以及建筑应用功能等方面的基础需求，同时进行相关技术分析和讨论之后，充分总结出钢框架施工特点，以此作为基础条件，建立相关的参数模型，最终对房屋建筑零部件和施工节点进行方案设计｡参考文献：[1]赵宝军，王琼，陈志河，等.深圳市多层钢结构模块化幼儿园的抗震分析[J].广东土木与建筑，2021，28（05）：26-29.[2]闫争科.多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构设计探究[J].建筑技术开发，2021，48（03）：13-14.[3]杨超，徐亚冲，欧进萍.装配式钢模块柱-柱和梁-梁组合的框架结构及其抗震性能分析[J].地震工程与工程振动，2022，42（01）：34-45.。
装配式钢框架结构关键施工技术的应用与研究
装配式钢框架结构关键施工技术的应用与研究近年来我国建筑行业快速向前发展,同时工业与民用建筑的外观和使用功能也趋向多样化。
随着时代进步,衣食住行中“住”的基本问题得到解决,人们开始将更多的目光集中到资源节约、环境保护等方面,在“住”的问题上并不局限于居住功能。
现今传统现浇砼结构形式迎来转型,转型趋势就是装配式建筑。
本文的撰写对象即装配式建筑中的一种结构形式——装配式钢结构。
装配式钢结构与传统结构相比,更符合“四节一环保”的政策以及可持续发展战略计划。
短时间来看装配式是未来建筑结构的转型方向,而装配式钢结构是这个转型方向中最重要的结构类型之一。
装配式钢结构的建造模式、施工方法与传统现浇砼结构不同,建造模式与施工方法一直是阻碍装配式钢结构发展的主要因素,因此装配式钢结构的建造模式、施工方法成为了一些高校的研究课题。
本文主要对装配式钢结构的施工方法进行一定的研究,并结合具体的工程实际加以阐述。
本文通过对某装配式钢框架高层厂房工程实践进行研究,分析了钢框架与围护结构的构造方法以及安装施工重难点。
研究问题包括钢框架施工、叠合板施工、墙板节点施工以及大型设备的固定等。
同时在宏观上对装配式钢结构施工中的重难点进行系统性阐述,并对其中部分参数进行了研究与计算。
客观地开展对装配式钢结构的研究,分析其在工程实践中关键施工技术的应用,归纳出几点装配式钢结构施工技术的关键问题。
可拆卸的钢结构框架的研究
应 用。
关键 词 ： 可拆 卸 的铜 结 构框 架 ； 支撑 体 系； 性 能特 点
５可拆卸 的钢结构框架 的类 型与应用 在 目前钢 结构框架 的应用 主要是用作 临时或永 久 Ｉ 生 结 构的 支撑体 全、 可靠 、 方便 的应用设备 为 目的进行 的。 系， 起 到承受水平 、 垂直等各 种荷载 的作 用 。这 种可拆 卸的钢 结构 框架 目前 ，在我 国临时支撑 体 系多以现场绑 扎脚手架 或者安 装轻型 钢 由于其 自身 的特 点 ， 多数 也应用在 临时结构支撑体 系。 结构构件为主，但以上两种方法由于各 自的技术局限都存在着一些不 可拆卸 的钢结构 框架主体 主要是 由钢管和 钢板焊接 而成 ，同时也 足。如 ： 对于脚 手架其 安装所需 要 的作业 空 间比较大 ， 而 且脚手 架不 易 是 由这些杆 件来起 到主要 的受 力支撑作 用 。然 而根 据支撑 杆件 的设置 形 成开 阔的立体空 间 ， 同时安 装过程 中需要专 业人员 的操 作 ， 拆 卸和 组 方式的不同， 支撑框架又可分为中心支撑框架 、 偏心支撑框架和偏离中 装所花费 的时间都 比较长 ， 费用也 比较 昂贵。而对于采 用轻钢结构 的临 心 支撑框架等几 大类 。 时支撑体 系如果采 用焊接 方式安装 ， 梁、 柱构件拆 卸下来 后将 不能重 复 （ １ ） 中心支撑 框架 。中心支撑是最 为常见的一种 支撑 类型 。中心支 利用 ， 资 源浪 费 比较 严重 ， 目前基 本 是采用 螺栓 连接 ， 这种 以螺 栓连 接 撑 是指斜杆 与横梁及 柱汇交 于一点 ， 或两 根斜杆 与横梁汇 交于 一点 ， 或 的轻钢结 构临时 支撑体 系多 以采用实腹式 梁和柱 为主 ， 但 是这种结 构 与柱汇交 于一点 ， 汇 交时均无 偏心距 。同时根据斜 杆的布 置位 置不 同 ， 重量相 对较 大 ， 不宦 直接 安装 ， 需要 采用 吊车协 助完 成安 装工 作 ， 这 直 又可分为 十字 交叉支撑 、 单斜杆 支撑 、 人字形 （ 也称 Ｋ字形 ） 支撑 ， 以及 Ｖ 接导致 了人工 和机械成 本的整体 升高 ，并 且在一些 不适合 吊车作业 的 形支撑等 。中心支撑 的特｜ 是具有较 大的侧向刚度和相 对简单结构 ， 对 特殊环境下 还会给轻钢结 构的搭建造 成很大 的困难 。 减小结构 的水平位 移和改善 结构 的内力分布 能起到很 好的作用 。但在 基 于以上多 种因素 ． 研 究设计一 种新型 可靠的 临时支撑体 系 ， 以解 水平地震荷载作用下 ， 中心支撑容易产生不利的侧向屈曲， 尤其在多次 决目 前在 实际工程 建设 中遇到 的困难将有着 十分重要 的意 义。 往复 的水平荷 载作用下这 种影响 就更加 明 ，特别是 当结构 的受力 进 ２可拆卸 的钢结构框架 的组成构件 入弹塑 性状态 时 ， 会 使其抗剪 能力 和结构 的抗侧 刚度急 剧下 降 ， 层 间侧 这种可拆 卸 的钢结 构框架 主要是 由梁 、 柱、 独 立节 点 、 高强度 钢丝 、 移大 幅增加 ， 最终导 致结构 整体失稳 破坏 。因此 ， 在 地 震 应 用时 应 当 固定件或地面独立节点等几大部分组成，梁和柱都是由钢板和钢管焊 慎重 。 目前为 了减少这种 危害 的发生 ，一般 可 以从 以下几个 方面来 控 接形 成 的格构式 桁架 构成 ， 梁 的两端设 置 钢板 ， 在 钢板 上有 安装 孔 ， 柱 制 ， 一方 面是通过 规范来严 格控制使 用此种 结构 的建 筑的高 度 ， 另 一方 的两 端也设 置钢板 ， 在钢 板上也 有安装 孑 Ｌ ， 独立节 点是 由钢 板焊接 而成 面 ， 还可 以通 过提高钢框架 的抗侧能 力来提 高其安全 ｌ 生 。 （ ２ ） 偏心 支撑框 架 。 偏心支撑框 架相对于 中心框架发展 的 比较晚 ， 是 的立 方体 ， 独立节点 上也设有安装 孑 Ｌ 。（ 如图 Ｉ ） 相对 比较新颖 的一种 支撑结构形 式 。１ ９ ７ ７ 年美 国加 州大学 通过 １ ： ３ 模 独 立 节 点 粱 型框架 的试验 ， 首次验 证了偏心支撑钢 框架 出色 的抗 震性能 。随后在美 国相 继将偏 心支撑框架 用于一些 高层建 筑工程作 为抗侧 力体系 的一部 月 我 国在 这方面也 做了一定 的研究 ， 但 目前 在实 际工程 中应用 尚不 多。偏心支撑 的主要特点是 每一根支撑斜杆 的两端 ， 至少有一端 与梁不 在柱 节点处相连 。这种支撑斜 杆和柱之 间 ， 或斜杆 和斜杆之 间就 构成 了 个 耗能梁段 。这种耗 能梁段 的产生可 以改变 支撑斜杆 与梁的先 后屈 服顺序 ， 即在 罕遇地震 荷载作用 时 ， 可 以一 方面通过 耗能梁 段 的非弹性 变形进行 耗能 ， 另一方 面使耗 能梁段 的剪切屈服 首先发 生 ， 此时 同跨 的 其 余梁段 并未屈服 ，这种保 护支撑斜 杆不屈 曲或屈 曲在 最后发 生的方 图 ｌ可拆卸 的铜 结构框 架构造 图 法， 可 以有效 地保持结 构 的抗 震能力 并相应地延 长结构 的抗 震 时间 ， 并 ３可拆卸 的钢结 构框架 的优 点 且还能起 到节 约钢材 的效果 。偏心 支撑框 架种类也不 较多 ， 根据支撑 斜 这种可拆卸的钢结构框架主要有以下优点 ： （ Ｉ ） 由于其各结构构件 杆形式 的不 同 ， 主要 有 Ｄ形 、 Ｋ形 、 Ｖ形和 Ｙ形 等几种形式 。偏心支撑 形 更要 考虑 到建筑平 面功能 的需要 ， 是模块化的组装构件 ， 所以结构构件加工简单方便 ， 同时其采用现场螺 式的选用 既要考虑 结构受 力的特点 ， 就应 当进 行多方 案的优化 ， 并在优化 的基础 上作 栓安装 ， 使组 装速度大大 提高 。（ ２ ） 这种 钢结构框架 应用范围广 ， 作 为临 所 以存初 步设计 时 ， 时 支撑体 系可在不 同地面环境 和外 界环境下应 用 。（ ３ ） 组成这种 钢结构 初步选择 ， 从 而为施Ｔ 图阶段 的选择提供帮 助。 框架 中的梁 、 柱结 构构件 均有格构 式桁架构 成 ， 与实腹 式钢结 构框 架相 （ ３ ） 偏 离 中心支撑 。偏离 中心支撑框架是 一种新 型的抗 侧力支撑 体 比重量大 大减轻 ， 从而便 于安装和运输 ， 且 加工成本也更 为低廉 。（ ４ ） 在 系 。偏离 中心支撑 框架是人 为地将两 根交叉支 撑斜杆 的交点偏 离对 角 产生一个 预先设定 的偏心 率日 。 其支撑斜杆 由不在 同一 条直线上 的两 这种 钢结构框 架 中独 立节点 可在各个 方 向连接 ，可 围成 不 同的框 架结 线 ， 构， 作 为支撑 体系可使其 组成空 间更加灵活 。 根斜杆支 撑和拉杆组成 。该结构体 系的特点是一 旦承受水平荷 载 ， 其． － ＝ ＝ ｉ ４可拆卸 的钢结构框架 的具体实施方 式 根支撑 杆便会 同时受力 ； 并 且随着荷 载的增加 ， 初始 的几何尺 寸将被 改 如图 １ 所示， 这种可拆 卸 的钢结构框 架主要是 通过梁 、 柱之 间的独 变 ， 从 而形成一 种全 新的平衡 。 立节 点来把整个 框架构件连 接到一起而形 成的 。 其 中梁 、 柱 都是 由钢管 这 种支 撑体 一 方面 能够 为建 筑 物 的底 层 提供 一个 较 为敞 开 的空 和钢 板通过 焊接而形 成的格 构式桁架 结构 ，在 梁和柱 的两端均设 置钢 间 ， 能够将 支撑对 底层建 筑功 能 的影响 降到最 低 的限度 ， 另一 方 面 ， 它 板， 钢板 上加工有可供 螺栓连接 的安装 孔 。而独 立的节点则全部 是 由钢 能有效 的减小 地震力对结 构 的破 坏作用 ， 在 某种程度 上讲 ， 它起 到 了一 板 焊接而 成的方框 ，在独立节 点每个 面上也均 有可供 螺栓连接 的安装 定 的类似于 基础隔震 的作用 。同时 ， 由于材 料的非线性 Ｉ 生 能， 使结构 又 孑 Ｌ ， 在 独立节 点的底 面其安装孑 Ｌ 将会 与柱顶 面的安装孔 对齐 ， 并 用螺栓 具 有 良好 的耗能性 ， 但底 层 的侧移 值也会 相应地增加 。因此 ， 在设计 过 连 接 。独立节 点 的侧 面安装 孔将与 梁两端 的安装孑 Ｌ 对 齐也用螺 栓连接 程中应当格外注意应力应变效应对应用该支撑体系的多层和高层建筑 牢 固。 在独 立节点 的另一端则采用 高强钢丝 与地 面张拉 固定 。 在整个桁 的影 响 。 架 的底端 ， 柱 则通过 固定件 或独立节 点与地 面紧密相 连 ， 选择各 种法 连 参 考文献 接 主要与地 面基础条件 有关 。 在柔 软的地面上 主要采 用 固定件 连接 ， 这 【 １ ］ Ｐ ｏ ｐ ｏ ｖ Ｅ Ｐ ， Ｅ ｎ ｇ ｅ ｌ ｈ ａ ｒ ｄ ｔ Ｍ Ｄ ． ｓ ｅ ｉ ｓ ｍ ｉ ｃ ｅ ｃ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｂ ｒ ａ ｃ ｅ ｄ ｆ ��
钢框架结构的概念及优缺点
钢框架结构的概念及优缺点钢框架结构是一种常见的建筑结构形式，可以用于各种建筑类型，包括住宅、商业建筑、工业建筑等。
它使用钢材作为主要结构材料，由钢梁、钢柱和钢框架组成。
钢框架结构的优点有：1. 强度高：钢材具有优异的强度和刚性，能够承担较大的荷载。
相比其他结构形式，钢框架能够提供更大的自由跨度，减少对立柱的依赖，提高了空间的利用效率。
2. 抗震性好：钢材具有良好的韧性和弹性，能够在地震等自然灾害中有更好的表现。
钢框架结构可以通过设计和细节处理来提高抗震性能，减少对建筑结构的破坏风险。
3. 施工周期短：相比传统的混凝土结构，钢框架结构的施工速度更快。
钢材制作工艺成熟，可以通过工厂预制，提高施工效率。
此外，安装过程中可使用模块化设计，使施工更加简化，减少现场加工。
4. 可回收利用：钢材是一种可再生材料，钢框架结构具有较高的可回收利用率。
当建筑物不再需要时，钢材可以被回收再利用，减少资源浪费，符合可持续发展的原则。
钢框架结构的缺点有：1. 造价较高：相比传统的建筑结构形式，钢框架结构的材料成本较高。
钢材价格相对较贵，而且钢框架结构还需要进行防腐处理，增加了施工成本。
2. 能源消耗较大：钢框架结构的制造需要大量的能源，包括钢材的炼制和加工过程。
这些过程对环境产生一定的污染和能源消耗。
3. 导热性能较好：钢材的导热性能较好，当钢框架结构用于住宅建筑时，需要额外的绝热措施来提高保温性能，增加了成本和施工难度。
4. 潜在的腐蚀风险：钢材在长期暴露于湿润环境中容易发生腐蚀。
因此，在设计和施工过程中需要考虑到防腐措施，以延长钢框架结构的使用寿命。
总的来说，钢框架结构具有较高的强度、抗震性好以及施工周期短的优点，但也存在造价较高、能源消耗较多、导热性能较好以及潜在的腐蚀风险等缺点。
在实际应用中，需要综合考虑各方面的因素，选择适合的建筑结构形式。
关于底部框架-_上部门式刚架结构体系的探讨
关于底部框架-上部门式刚架结构体系的探讨葛小珲* 中国成达工程有限公司 成都 610041摘要 底部框架-上部门式刚架结构体系在工业建筑和仓储类建筑中时有出现，但目前规范并没有类似结构体系的相关规定。
本文针对这类结构体系的整体性能及二层门式刚架的鞭梢效应进行分析，探讨类似结构的设计重点和注意事项。
关键词 底框 门式刚架 鞭梢效应DOI : 10.3969/j.issn.1007-6247.2023.04.009工业建筑和现代物流仓储建筑时常会出现底部混凝土框架结构（或钢框架）-上部门式刚架的结构体系，这种结构体系在现行国家规范中没有相应的规定，进行结构设计时，在结构体系分析、指标控制及抗震措施等方面没有相应的规范依据，往往需要进行专项研究和论证。
下文仅针对这种结构体系的特点，对其整体性能和鞭梢效应的影响大小进行探讨。
1 底框门刚结构体系与其他常用结构体系的对比两层工业及仓储物流建筑通常采用如下八种结构体系：（1）体系1：单层门式刚架，柱脚铰接。
（2）体系2：单层门式刚架，柱脚刚接。
（3）体系3：一层为钢框架结构，二层为门式刚架结构，门式刚架柱脚铰接。
（4）体系4：一层为钢框架结构，二层为门式刚架结构，门式刚架柱脚刚接。
（5）体系5：一层为混凝土框架结构，二层为门式刚架结构，门式刚架柱脚铰接。
（6）体系6：一层为混凝土框架结构，二层为门式刚架结构，门式刚架柱脚刚接。
（7）体系7：一层为混凝土框架-支撑结构，二层为门式刚架结构，门式刚架柱脚铰接。
（8）体系8：一层为混凝土框架-支撑结构，二层为门式刚架结构，门式刚架柱脚刚接。
本文将针对一栋24 m×47 m 的两层仓储库房建筑，采用不同结构体系进行对比分析。
场地条件：7度（0.10 g），地震分组第三组，场地类别为Ⅱ类，场地特征周期为0.45 s，基本风压为0.3 kPa。
建筑各层平面布置图见图1~图 3：*葛小珲：高级工程师。
2007年毕业于重庆大学结构工程专业获硕士学位。
钢框架结构应变片粘贴调试实验
钢框架结构应变片粘贴调试实验钢框架是一种常用的建筑结构，具有高强度、刚性好、耐久性强等优点。
然而，在实际使用中，钢框架结构也会受到各种力的作用，如温度变化、风力、地震等，这些力的作用会引起结构的应变。
为了研究和了解钢框架结构在不同力作用下的应变情况，进行应变片粘贴调试实验是一种常用的方法。
应变片是一种可以感知和测量物体应变变化的传感器。
在钢框架结构实验中，我们需要将应变片粘贴在结构的不同部位，通过测量应变片上的应变值，可以研究结构在不同力作用下的变形情况。
因此，应变片粘贴调试实验是研究钢框架结构应变特性的重要手段之一。
进行应变片的选择。
应变片的选择要根据实验需要和结构特点来确定。
一般来说，应变片应具有较高的灵敏度和稳定性，并且能够适应不同的环境条件。
常用的应变片有金属应变片、光纤应变片等。
在钢框架结构实验中，金属应变片是常用的选择，因为它具有较高的刚度和稳定性。
进行应变片的粘贴。
应变片的粘贴位置应根据实验需要来确定，一般选择在结构受力较大或应变较大的部位。
在粘贴前，需要将结构表面清洁干净，以保证应变片与结构之间的良好接触。
接着，将应变片粘贴在结构表面，并用压力保持片与表面的紧密贴合。
粘贴完成后，需要等待一段时间，以确保应变片与结构之间的粘结牢固。
然后，进行实验测量。
在进行实验测量前，需要先进行应变片的校准。
校准是通过施加已知大小的应变，然后测量应变片输出的电信号来确定应变片的灵敏度。
校准完成后，可以进行实验测量了。
实验测量时，需要使用应变测量仪器，将其与应变片连接，并进行数据采集和记录。
实验过程中，要确保测量仪器的稳定性和准确性，以获取可靠的实验数据。
进行数据处理和分析。
通过实验测量所得的数据，可以得到不同部位的应变值。
根据这些应变值，可以分析出结构在不同力作用下的应变情况，进而研究结构的变形特性。
数据处理和分析可以使用专业的数据处理软件，如MATLAB、Excel等，通过绘制应变分布图、应变云图等方式来展示和分析实验结果。
关于大跨度超高重型钢结构厂房结构设计的研究
关于大跨度超高重型钢结构厂房结构设计的研究摘要：国民经济发展迅速，传统的小型工业已经满足不了时代发展的需求，它的缺陷也日益明显，现代大型工业将其取代也是必然。
除此之外，生产要求不断提高，大跨度超重型钢结构厂房也不断涌现，特别是在海洋工程、船舶、机械、冶金、沿海等建设项目中，对于大跨度超高重型钢结构厂房结构的设计也在不断成熟，本文对此进行研究。
关键词：超高重型；钢结构；大跨度厂房；设计要点1.钢结构厂房概述钢结构厂房主要是指主要的承重构件是由钢材组成的。
包括钢柱子，钢梁，钢结构基础，钢屋架，钢屋盖，注意钢结构的墙也可以采用砖墙维护。
由于我国的钢产量增大，很多都开始采用钢结构厂房了，具体还可以分轻型和重型钢结构厂房。
用钢材建造的工业与民用建筑设施被称为钢结构。
2.大跨度超高重型钢结构厂房的结构组成大跨度超高重型钢结构因为荷载较大，大多数都为单层厂房，根据承载作用，可以把它的结构分为吊车梁、屋盖、水平框架、纵向框架、墙架、支撑六大块，天窗架、柱、墙架梁、基础梁、托架等是它的构件组成。
由柱子和屋架构成的水平框架承担着厂房的竖向和横向荷载，是厂房的重要承重结构。
吊车梁、托架、柱结构构成了纵向框架，纵向框架不仅要承担竖向荷载，还要承受地震、温度作用，并且确保厂房的刚度。
托架、屋盖支撑、屋架、天窗架等构件构成了屋盖结构。
吊车梁结构包括制动梁和吊车梁。
屋盖支撑、柱间支撑、附加支撑构成了支撑结构，把各个平面框架连接成固定的空间体系，从而确保厂房的刚度和稳定能力是支撑结构的主要作用。
由墙架梁和墙架柱组成的墙架结构主要是用来承担和传递墙体的重量的。
3.某大跨度超高重型钢结构厂房结构设计实例分析3.1工程概况某钢铁制品有限公司厂房位于港口，为单层单跨刚框架结构，跨度25.4m，高度60m柱距24m长度200m。
该厂房高51.05m处运行4台500t吊车，高24.225m处运行2台160t吊车，吊车均为A2类工作制。
在该类型的高大厂房中，为保证其结构稳定性和吊车运行的安全性，框架柱的刚度尤为重要，因此该工程提出了如下结构设计方案：3.2结构选型该方案采用单阶三肢柱，柱肢截面为HW498×432，柱缀条采用Ф219×16，屋架为三肢桁架，上下弦截面为HW400×400，腹杆为Ф219×10。
高层钢框架结构施工工艺研究
，
因运 输 原 因破 坏 构 件上 的 栓 钉 和 构件 外 表
。
，
3
．
钢 结 构安 装 ： 钢 结 构 安 装 工 艺 流
的建立 ； 平 面控制 网的 测 放 ； 标 高的 引测 ；
引言
随 着 我 国 钢 结构 建 筑 市场 的 发 展 对 高 层 钢 框 架 结 构 施 工 技 术 的要 求也 越 来 越
。
．
，
，
。
(3
、
) 梁 与梁 的连接
。
：
高 强 螺栓连
量 及 操 作 的 难 易程 度
，
需 配 备 相 应 数量 的
焊 接连 接
3
．
测量人 员
3
：
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钢构件 的制 作 在加 工 厂 制 作 的 流程 为 编 制 构 件 制 作指 示 书 原 材 料 矫 正 放 样 下 料 切 割 制 孔 边 缘加 工 组 装 和 焊 接 端 部 加 工 和 摩擦面 处 理 除 锈 和 涂 装 验 收 和
2
．
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高层钢结构项 目 般 处 于 城 市 的 繁 华地 带 白天 构 件 运 输 车辆 不 能 进 场 只 能 在 晚上 1 2 点 早 6 点
构件进场
：
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工业设备钢框架结构研究
工业设备钢框架结构由于其空间大,布置灵活,目前在很多地方已经取代了传统的混凝土框架结构,在我国得到了很广泛的应用。
对于工业设备钢框架的整体极限承载力和变形之间的关系进行了系统了理论分析,通过分析,得出影响钢框架稳定承载力受多方面因素的影响,包括梁柱的线刚度、节点连接刚度、载荷条件、同层间相互作用等多方面的因素。
针对设备钢框架的应力与应变之间的非线性关系,对非线性分析的方法进行了总结比较,分析了各种非线性分析方法的优缺点、准确度等。
最后,对工业设备钢框架在设计研究中的关键点提出了自己的一点理解和建议。
标签：工业设备钢框架;承载力分析;稳定性分析;非线性
钢框架结构近年来在我国得到了很广泛的应用,这种结构以其强度高,自重轻,抗震性能好,施工速度快,工业化程度高,可重复使用,效率高等各方面的优点,在工业中很多方面取代了传统的混凝土结构。
钢框架结构多数由横梁与立柱刚接而成。
刚性连接的横梁与普通梁式结构相比,节省钢材,结构横向刚度较好,横梁高度也较小。
因此可以增加设备钢框架内部净空,减少设备钢框架的造价和体积,是现代工业设备中一种比较经济的结构形式。
在进行工业设备刚结构的设计时,对于结构的极限承载力的计算是不可避免的。
钢结构框架设计必须建立在全面的计算分析基础之上,而分析与设计结果的可靠性、合理性依赖于所采用的分析与设计方法。
对于钢框架结构的稳定性,应从框架的整体稳定方面入手进行分析,然而,目前一般的设计方法是通过控制框架柱的稳定性来间接控制钢框架的稳定性,而且将设备钢框架结构的强度条件和稳定性分开计算,《钢结构设计规范》在进行框架平面内的稳定计算时,柱的有效长
度l0按框架的失稳类型(有侧移和无侧移),采用根据弹性稳定理论得到的柱的计算长度系数μ,从而,l0=μlc,其中lc为柱的几何长度,这种分析方法是以单根框
架柱的稳定计算代替整体框架的稳定分析。
而且,一方面大多数钢框架结构确实处于弹性工作状态,另一方面,弹性计算方法简单,理论计算方法也已经发展的比较成熟,所以,对于这样的计算,一般通过线弹性的分析方法进行设计分析,但是通过这样的计算方法,忽略了变形对整体钢框架结构的内力的影响。
在某些地方,由于过大的变形导致结构发生局部塑性屈服而失去承载力,导致结构的实效。
对于这样的情况,进行非线性分析是解决变形影响的有效的方法之一,这也是当前设备钢框架结构理论研究的一个重点,非线性分析,即在结构分析中充分考虑所有重要的非线性因素,从而可以对结构的实际实效模式进行综合而全面的评定,并直接获得结构的整体极限承载力。
它主要包含几何非线性分析和材料非线性分析两个方面。
目前对于设备钢框架的准确的非线性分析主要采用两类非弹性有限元分析模型,一类是扩展塑性模型,即塑性区模型,另一类是集中塑性模型,即塑性铰模型。
采用这两类有限元分析方法时,需要很大的计算量,计算成本很高,而且非线性分析缓慢费时,当不需要精确求解时,采用近似方法考虑二阶弹性效应的简化方法更为有利。
对于弹性材料,弯矩——曲率关系是线性的,刚性框架的非线性仅由存在的p-delta效应引起。
对于这类效应,在研究中常采用的方法有两轮迭代法、虚拟侧向荷载法、迭代重力荷载法、负刚度法、弯矩放大法等。
(1)采用两轮迭代法来求解二阶平衡方程时,两种P-delta效应均应计入结构分析中。
第一轮迭代进行结构一阶分析,刚度矩阵不计入二阶矩阵。
按一节分析结果计算各杆轴力。
利用稳定函数或者几何刚度矩阵修正结构刚度,然后进行第二轮迭代计算。
两轮迭代法所得结果与采用更精确的分析所得结果不相上下,最大差值均在设计应用的容许极限之内。
(2)迭代重力荷载法是在框架侧移的位置上加上重力载荷,由此直接考虑P-Δ效应,分析时,仅对设备钢框架施加侧向荷载,接着进行重力荷载分析,这时重力荷载加在已经侧移的结构上,其侧移值就是水平荷载分析的一阶值,然后用前次重力分析所得的位移增量来模拟侧移的结构,在作重力分析时,重复进行这样的重力荷载分析指导位移增量可以忽略为止,和虚拟侧向荷载法一样,当它具有柔性柱的框架和轴力沿框架宽度变化很大的情况,就容易出现失误。
(3)虚拟侧向荷载法又称为等效侧向荷载法,或迭代法。
这个方法之考虑框架失稳或P-Δ效应,忽略杆件失稳的P-δ效应。
该法用一组侧向荷载来模拟框架失稳效应,为了算出正确的二阶弯矩,必须迭代应用虚拟侧向荷载法。
按照一阶分析算得钢框架的侧移,然后计算虚拟剪力和虚拟侧向荷载。
将虚拟侧向荷载和真实侧向荷载一起作用,按一阶理论重新分析框架结构知道迭代收敛。
这个方法通常收敛很快,对于杆件不是很细且跨数较少的框架,它能得到较好的结果。
但是,如果框架的杆件太细,这种方法对于某些柱的弯矩的估计存在着较大的失误。
(4)负刚度法,基本原理是P-Δ效应可以由折减框架侧向刚度来模拟,采用负刚度法时,将具有负刚度性质的杆件加到结构上,使其按一阶理论就可以得到正确的计入二阶效应的侧移和弯矩,负刚度法与虚拟侧向荷载法,同样都用一组等效剪力来考虑每层的P-Δ效应。
但是在这两种方法中,计入这些剪力影响的或采用虚拟力来模拟P-delta效应的方式不同,负刚度法中,这些剪力影响在刚度项中计入,但是在虚拟侧向载荷法中,这一影响是在荷载项中计入。
与虚拟侧向荷载法或迭代重力荷载法相比,负刚度法的优点是不需要迭代,只需作一次分析就能得到计入P-Δ效应的弯矩。
在将几何刚度矩阵加入单元的刚度矩阵中P-δ效应也可以忽略。
设备钢二阶非弹性分析中首先应该考虑几何、材料双重非线性,为了更加准确和合理的分析框架的结构极限承载力,初始几何缺陷、残余应力是轻型钢结构二阶非弹性分析必须要考虑的因素。
在工业设备钢框架结构中,由于没有钢筋混凝土楼板参与工作,各框架之间的空间协同工作性能与平台梁系统的设置密切相关,平台平面内刚度越小,二阶效应的影响越大。
另外,在实际工程中,设备支撑钢结构框架的结构体系复杂多变,由质量中心与框架的刚度形心的偏差产生的扭转效应,以及竖向不均匀性还会对整体结构的稳定性产生不利的影响。
因此,应该针对工程的具体情况,对结构进行整体空间的稳定性分析。
在工业设备钢框架结构设计中,首先应该被强调的是“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、震灾、实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。
因为钢结构不同于钢筋混凝土结构,除了本身的结构设计以外,还有一个同样重要的节点设计。
刚性连接的设计相对来说比较简单,首先必须以抗震原则“强节点,弱构件”为基础,然后按照设计规范和构造要求进行计算即可。
而对于半刚性连接,以极限状态设计方法为根本,一方面要满足正常使用极限状态的强度和刚度要求;另一方面又要满足地震作用下延性要求和耗能要求。
在一般情况下,半刚性连接很难满足“强节点,弱构件”的抗震设计要求,因此在设计此类柔性框架时须特别注意。
应综合考虑各种影响连接的因素,然后针对各种连接的破坏模式,选择设计目标,最后再按照连接处内力计算并选择连接件。
另外,任何工具的使用都有一定的适用条件,工程设计计算和精确的力学计算本身常有一定距离,为了获得实用的计算和设计方法,有时会用到误差较大的假定,但对于这种假定的误差,必须通过“适用条件,概念及构造”的方式来保证结构的安全。
随着工业的发展,钢框架工业厂房应用必将越来越广泛。
钢框架设计必须采取合适的构件截面形式、稳定的支承、合理的节点设计才能满足工业的要求。
随着应用的越来越多,钢框架设计也必将会日趋完善。
参考文献
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