钢结构构件

2024-05-05

钢结构构件（精选十篇）

钢结构构件篇1

相比于其他的建筑形式, 钢结构建筑在经济、施工、设计、使用等方面, 都有着十分明显的优势, 具有十分广阔的发展和应用前景。随着我国钢结构建筑各方面技术难题的不断攻克, 在未来的建筑领域中, 钢结构建筑必将占据更加重要的位置。就目前来看, 应当对钢结构建筑构件连接构造技术进行更加深入的研究, 对相关技术中的重点和难点进行掌握, 这样才能够推动钢结构建筑的进一步发展。

2 钢结构建筑构件连接构造技术的应用与研究

在钢结构建筑中, 构件连接构造设计的优劣, 将会对钢结构建筑的质量安全和经济性能产生直接影响。对于钢结构建筑中的钢板或型钢等钢构件, 需要进行连接, 将组合截面连成一体, 将各个构件在钢结构接点处进行连接, 使其成为整体。具体的连接方法主要有以下几种:

2.1 焊缝连接

在当前钢结构建筑中, 钢构件的主要连接方式为焊接, 它可以从任意的方向和角度进行连接, 常用的主要有自动埋弧焊、手工电弧焊等方式。在绝大多数条件下, 钢结构建筑构件连接都可以采用焊接技术来进行, 并且还具有自动化操作简便、刚度大、整体性强、密封性好、加工便利、用钢量小等优点。在一些钢管之间T形或Y形节点连接时, 采用其他连接方法都具有很大的难度, 只有采用焊缝连接技术才能够轻易完成。

2.2 螺栓连接

在钢结构建筑构件连接中, 螺栓连接主要采用普通螺栓和高强度螺栓两种。在多个构件中, 将螺栓进行穿插, 利用螺母进行固定, 从而将各个钢构件连接成一个整体。在实际应用中, 普通螺栓通常是六角头螺栓, 在安装过程中, 通常采用人工扳手进行安装, 在螺杆中, 也不必具有规定预拉力。在连接中采用的螺栓通常为C级粗制螺栓, 该螺栓的抗剪连接, 通常都是在墙梁、插条、支撑等次要构件中应用, 不需要对动力荷载进行直接承受。因为螺栓具有较好的抗拉性能, 故可在工地安装节点, 使螺栓受拉的过程中进行连接和应用。高强度螺栓具有更高的专业性和复杂性, 必须采用高强度钢来生产高强度螺栓。需要使用特制的扳手来进行安装, 螺杆中一定要具有规定预拉力。这样, 钢构件连接的接触面中, 就能够具有规定预压力。相比于摩擦型高强度螺栓连接来说, 它具有更高的承载能力, 同时能够使连接材料得到节省。但在此种连接中, 将会有一定的滑移形变产生在克服摩擦力之后, 因此在某些情况下, 不能采用此种方法进行连接。根据相关技术标准中的规定, 这种连接方式只能够对动力荷载进行间接承受, 或是静力荷载的直接承受。

2.3 铆钉连接

铆钉连接就是将多个钢构件通过铆钉进行连接, 构成一个整体钢结构。具体来说, 就是在多个厚度较小的钢构件上进行打孔, 然后将铆钉放入其中, 再利用铆钉枪将其进行铆固, 这样就能够实现不同钢构件的连接。该方法的优点在于经济、便利、易于操作。但此种方法只能够应用于厚度较小的钢构件中, 同时其承载能力也较为有限。

2.4 铸钢节点构件连接

铸钢节点的加工性十分良好, 对钢材的可浇注性进行利用, 通过铸钢模版, 对复杂的钢节点交汇处进行浇筑。按照节点的类型或内部的构造来说, 可以将其划分为半空心半实心铸钢支座、空心铸钢节点、铸钢节点等不同类型。铸钢节点的建筑属性较为复杂, 在大跨度空间管架钢结构中得到了较为广泛的应用。尤其是在对复杂的交叉节点进行处理的过程中, 更是具有极大的优势。

2.5 混凝土预制构件湿法连接

在制作预制构件时, 湿法连接主要是预留钢筋在其边缘, 在进行安装的过程中, 焊接或绑扎这些预留钢筋, 之后灌注混凝土在构件缝隙处。该方法的优势在于具有较大的刚度和良好的整体性, 同时混凝土将连接钢筋包裹住, 不容易发生锈蚀。但是在安装完成后需要养护一段时间, 不能立刻投入应用。

3 钢结构连接的力与形

在钢结构建筑构件连接构造过程中, 构件不但发挥着传递和承载的作用, 同时也体现了力与形的美感。在钢结构建筑表现形态的过程中, 表达力、表现力、塑造力是最为重要的手段。通常采用形态作用结构体系、夸张表现、真实表现等手法, 来体现钢结构建筑中的力与形。

摘要：钢材作为一种现代化的建筑材料, 近年来得到了极大的发展。在钢结构建筑的应用和发展中, 钢结构建筑构件连接构造技术占有十分重要的位置。通过对不同方面构件连接构造技术的研究, 探讨了各种技术的优缺点和实际应用, 以期更好地推动钢结构建筑的发展和进步。

关键词：钢结构,建筑构件,连接构造技术

参考文献

钢结构构件篇2

计算结构构件或连接时，规定的强度设计值应乘以相应的折减系数，

1 单面连接的单角钢：

1)按轴心受力计算强度和连接乘以系数 0．85；

2)按轴心受压计算稳定性：

等边角钢乘以系数 0．6+0．0015λ，但不大于1．0；

短边相连的不等边角钢乘以系数 0．5+0．0025λ，但不大于1．0；

长边相连的不等边角钢乘以系数 0．70；

λ为长细比，对中间无联系的单角钢压杆，应按最小回转半径计算，当λ<20时，取λ＝20；

2 无垫板的单面施焊对接焊缝乘以系数 0．85；

3 施工条件较差的高空安装焊缝和铆钉连接乘以系数 0．90；

4 沉头和半沉头铆钉连接乘以系数 0．80，

钢结构构件篇3

关键词：钢结构；构件连接；设计

连接破坏是钢结构地震破坏的常见形式之一。1994年1月美国北岭地震后，调查了1000多栋钢结构房屋建筑，有100多栋建筑的梁柱连接破坏，其中80％以上破坏发生在梁的下冀缘连接。我国《建筑抗震设计规范》吸取了震害教训和国内外的研究成果，结合我国国情，提出了抗震钢结构的连接方法。

一、连接方式与连接设计的原则

构件连接方式有焊接、高强度螺栓连接和栓焊混合连接。焊接的传力充分，不会滑移，延性好，但为保证焊缝质量，要求对焊缝进行探伤检查，此外，焊接有残余应力。高强度螺栓施工较方便，但全部采用高强螺栓连接的接头尺寸较大，钢材消耗多，价格较高，大震时螺栓连接可能会滑移。高层建筑钢结构中，栓焊混合连接比较普遍，通常冀缘用焊接。腹板用螺栓连接，栓焊混合连接施工比较方便。

房屋建筑钢结构的构件连接，应遵循强连接弱构件的原则，即构件破坏先于连接破坏。抗震设防的房屋建筑钢结构构件的连接计算，包括小震作用下按内力设计值的弹性计算，以及为实现强连接弱构件的极限承载力验算。弹性设计方法可按照《钢结构设计规范》的规定执行，节点板件、连接螺栓及连接焊缝的强度，应除以承载力抗震调整系数γER。

二、梁柱连接与梁、柱拼接

1、梁柱连接与极限承载力要求

钢框架一般采用柱贯通型，较少采用梁贯通型。抗震设计时，钢框架和钢支撑框架的梁柱连接应为刚接。工程中常用的方法有两种：①梁与柱直接连接；②在柱上焊接悬臂短梁，梁与悬臂短梁拼接。后一种连接方法对构件制作要求较高。梁与柱直接连接时，梁翼缘与柱翼缘之间采用全熔透坡口焊缝，梁腹板可采用摩擦型高强度螺栓通过连接板与柱连接，或采用角焊缝通过连接板与柱连接。梁与柱采用柱带悬臂短梁连接时，悬臂短梁与柱的连接在工厂完成，短梁翼缘与柱的连接采用全熔透坡口焊缝连接，腹板采用角焊缝连接。悬臂短梁与梁的拼接在工地完成。

梁柱连接的极限受弯承载力，由翼缘全熔透焊缝提供；极限受剪承剪力，由腹板连接提供。梁柱连接的极限受弯承载力应不小于梁的全塑性受弯承载力的1.2倍；梁柱连接的极限受剪承载力应不小于梁跨中作用集中荷载时梁端达全塑性受弯承载力对应的梁端剪切力的1.3倍，且不小于梁腹板的屈服受剪承载力。系数1.2和1.3是考虑梁钢材的实际屈服强度可能高于标准值。

2、梁、柱拼接与极限承载力要求

柱上悬臂短梁与梁的拼接在工地完成。梁的拼接位置，应在内力较小的截面处，且在梁端塑性铰区段以外。冀缘采用全熔透坡口焊缝连接，腹板可采用摩擦型高強度螺栓连接，或冀缘和腹板均采用高强度螺栓连接。梁拼接的极限受弯承载力应不小于梁的全塑性受弯承载力的1.2倍。梁拼接的极限受剪承载力应不小于梁腹板的屈服受剪承载力。

框架柱的拼接位置，宜在框架梁上方1.3m附近，以方便现场施工。框架柱的拼接采用全熔透焊缝。柱拼接的极限受弯承载力应不小于柱考虑轴力时的全截面受弯承载力的1.2倍。柱的轴力不大时，其全截面受弯承载力取其截面全塑性受弯承载力；轴力较大时，小于全截面全塑性受弯承载力。柱拼接的极限受剪承载力应不小于柱腹板的屈服受剪承载力。

梁拼接和柱拼接的极限受弯承载力，由翼缘全熔透焊缝提供；极限受剪承裁力由腹扳连接提供。弹性设计方法可按照《钢结构设计规范》的规定执行。抗震设计时，节点板件，连接螺栓及连接焊缝的强度，应除以承载力抗震调整系数γER。

3、梁柱连接抗震构造

梁与工字形截面柱的翼缘或箱形截面柱直接连接时，应符合下列抗震构造要求；梁翼缘与柱翼缘之间采用全熔透坡口焊缝，8度乙类建筑和9度时，应检验V形切口的冲击韧度，柱在梁翼缘对应位置设置横向加劲肋，加劲肋的厚度不小于梁翼缘的厚度，6度抗震设防时，可以通过计算适当减小加劲肋的厚度，但不小于梁翼缘厚度的一半；梁腹板采用摩擦型高强度螺栓通过连接板与柱连接。腹板角部设攫扇形切角，其端部与梁翼缘的全熔透焊缝应避开，当梁翼缘的塑性截面模量小于梁全截面塑性模量的70％时，梁腹板与柱的连接螺栓不得少于两列，当计算仅需一列时，仍应布置两列，此时螺栓总数不得少于计算值的1.5倍。

梁与工字形柱腹板刚接时，应在梁翼缘的对应位置设置柱的横向加劲肋，在梁高范围内设置柱的竖向连接板。梁与柱直接连接时，柱横向加劲肋宜伸出往外约l00mm，以免加劲肋在与柱冀缘的连接处因板件宽度突变而破裂，梁冀缘与柱横向加劲肋用全熔透焊缝连接，以免地震作用下框架往复变形而破坏，腹板与柱连接板用高强度螺栓连接。当采用悬臂短梁时，短梁与柱全部焊接。

梁与柱刚性连接时，柱在梁翼缘上，下各500mm的节点范围内，柱冀缘与板腹板间或箱形柱的壁板间的连接焊缝，应采用坡口全熔透焊缝。柱拼接接头上、下各100mm范围内，工字形截面柱冀缘与腹板间及箱形截面柱角部壁板间的焊缝，应采用全熔透焊缝。箱形截面柱与梁翼缘对应位置设置的隔板，采用全熔透对接焊缝与柱壁板连接；工字形截面柱的横向加劲肋，与柱冀缘采用全熔透对接焊缝连接，与腹板可采用角焊缝连接。

三、中心支撑与梁柱连接

支撑与框架的连接及支撑拼接，一般采用螺栓连接。连接在支撑轴线方向的极限承载力，应不小于支撑净截面屈服承载力的1.2倍。不超过12层的中心支撑框架，若支撑与框架采用节点板连接，节点扳的边与梁柱的夹角分别不应小于30°。支撑端部至节点板嵌固点在沿支撑杆件方向的距离（由节点板与框架构件焊缝的起点垂直于支撑杆轴线的直线至支撑端部的距离），不小于节点板厚度的2倍，在罕遇地震时，节点板可以产生平面外屈曲，减轻支撑杆件破坏。

超过12层的中心支撑框架，支撑杆件宜采用轧制H型钢制作，两端与钢框架采用刚接连接。为安装方便，支撑两端用一段短杆件在工厂与框架焊接，支撑杆件的中间部分在工地与焊接在框架上的短杆件用摩擦型高强螺栓拼接。框架梁柱在与支撑杆件、连接处，都要设置加劲肋，加劲肋应按承受支撑轴向力对柱或梁的水平或竖向分力计算；支撑翼缘与箱形柱连接时，在柱壁板的相应位置应设置隔板。

四、侧向支撑与刚接柱脚

为了使梁端形成塑性铰后梁翼缘保持稳定，在梁塑性铰端部截面处，其上、下翼缘应设置侧向支撑，支撑构件的长细比，按《钢结构设计规范》关于塑性设计的有关规定确定。采用V形支撑或人字形支撑的中心支撑框架，梁在其与支撑杆件相交处应设置侧向支撑。该支撑点与梁端支撑点的侧向长细比及支撑力，应该符合相关的规定。

建筑钢结构构件质量控制分析篇4

建筑钢结构在近些年开始广泛应用于公共建筑以及工业建筑, 并且发挥了巨大的作用, 并以其优越的特性得到了施工界的认可。而建筑钢结构也在新工艺、技术以及材料的推动下不断的进步。在施工要求以及施工水平中, 建筑钢结构具有较高的要求, 因而其质量控制工作也受到了广泛的关注, 向着更深层次的方向发展。如何才能够有效提高其质量控制工作效率, 成为了行业中的新焦点。在构件加工过程中, 应当严格把控质量, 提高质量控制水平以及相关控制效率, 在此基础上降低制造成本, 已经成为了科研人员研究的重点内容。随着建筑钢结构应用的推广以及技术的进步, 我国的相关质量控制标准也逐步的同国际接轨, 发生了巨大的变化。文章结合现代中国建筑钢结构相关质量控制标准以及实际的工程经验, 针对建筑钢结构构件的质量控制进行了着重的分析。

2 构件的分类

建筑钢结构在建筑中的不同部位发挥着重要的作用, 而针对其构建的功能以及结构的不同可以分成不同的种类, 即主钢构、钢配件以及围护结构。主钢构通常包含通过焊接连接成型的构件, 而围护则是通过冷加工成型的建筑钢结构构件, 钢制配件则是一些外采构件。

3 主钢构构件质量控制

在建筑中, 主钢构是建筑结构的重点部位, 其构件是建筑最重要的组成, 因而主钢构的质量会对建筑的功能以及安全性能造成直接性的影响, 因而在对建筑钢结构进行质量控制过程中, 主钢构的质量控制是关键环节。

(1) 有效控制原料的质量需要针对钢材的尺寸偏差、焊接性能以及力学特性等方面进行有效的控制, 这是控制的重点, 也是进行检测的主要项目。因此, 该检测环节往往得借助第三方的力量进行检测。

(2) 而针对组装以及零件的加工过程, 质量的控制主要针对工件的尺寸偏差进行控制, 而这一环节可以通过自检的方式予以完善。

(3) 而焊接的质量控制则是通过针对焊工的技术控制以及资质检测、工艺的评定以及质检员资质的控制和焊接相关参数、外观尺寸的控制, 针对焊缝的内部质量以及整体的尺寸控制, 从而达到对焊接环节的整体质量的把控, 这是对建筑钢结构质量控制的关键点。

(4) 在涂镀层的质量控制上, 最重要的控制环节即涂镀层以及钢材基底处理;而在构件的镀层使用上, 大多是为了提高构建的抗腐蚀性。并且该项标准已经被AC472认证。列入钢结构的质量控制范围中, 并且该项质量控制的重点在于镀层的附着力, 镀层的厚度更是作为关键点被广泛关注。首次将镀层质量增加列入钢结构质量控制范畴, 此环节重点关注涂镀层的厚度及附着力质量。

(5) 储运质量控制。该环节的重点在于制定相应的成品保护方案, 保证产品在储运过程中保持完整。

4 过程控制

针对建筑而言, 围护结构具有十分重要的作用, 围护结构质量是建筑外观、功能以及安全的主要影响因素, 也是建筑质量控制的重点内容, 所以在建筑钢结构质量管理工作中, 必须严格控制围护结构的质量。建筑围护结构大多会采用冷成型的工艺进行加工, 并且产品具有标准化, 因而在控制过程中应当依照原料、加工、涂镀装、储运的顺序进行依次关注。

(1) 针对原料的质量控制, 需要从原料的镀层质量以及力学特性着手, 尺寸的偏差在原料控制工作中也属于重点内容。不过由于涂镀层的测试需要在非常专业的机构中才可以完成, 因此该环节的质量控制工作往往具有难度, 在一些欠发达地区开展起来有所困难, 所以普及性较弱。[2]针对成型控制过程, 表面质量的检验以及尺寸质量的检验是检验的重点内容。 (3) 涂 (镀) 层质量。在建筑钢结构件制造中, 针对刚才的涂镀层质量以及基底的处理往往会非常重视, 但是维护结构由于细长且厚度较薄, 因而容易发生变形, 因此, 在所有的质量控制内容中, 构件尺寸往往是最为核心的内容。 (4) 储运控制。在构件成品搬运以及储存和防护过程中, 往往会出现较多的质量控制点, 其最主要的检测控制内容是构建表面的完好度。

5 质量控制

钢制配件中的连接副和连接件的质量关系到整个结构的安全, 是质量控制的重点, 而其它辅助配件, 如钢爬梯、钢平台和护栏等由于不涉及到结构安全, 是一般质量控制点。[1]连接副和连接件多为标准件, 且由专业供应商提供, 所以其性能等级是重点检查项目, 一般由第三方专业检测机构测试完成。[2]钢制辅助配件通常为非标件, 其材质、规格尺寸是重点检查项目。 (3) 与主钢构和围护结构构件质量控制相同, 钢制配件的涂 (镀) 层质量和储运质量也是质量控制的重点。

6 相关资料

构件制作过程产生的质量技术资料, 是加工制作单位执行工程建设强制性标准和国家、地方有关规定而填写、收集、整理的文字记录、图纸、表格、音像材料等必须归档保存的文件资料。在构件制作质量控制环节中, 质量技术资料与构件实物质量同等重要。质量技术资料具有严肃性、真实性和完整性3大特性, 是构件产品质量不可缺少的一部分, 是构件质量可追溯的基本保证, 也是过程质量控制的档案记录, 更是构件产品被认可和通过验收的必要条件。

结语

综上所述, 建筑钢结构的相关质量控制内容已经被纳入了相关技术标准以及行业标准中, 但是, 相关标准文件针对建筑钢结构的相关质量控制问题还不能够有效包括;但是相关技术规程以及行业标准针对建筑钢结构部分的质量控制工作进行了详细的要求。针对围护结构有效的予以控制, 针对一些薄弱的环节进行质量控制点的扩充。另外, 随着我国建筑钢结构质量控制工作的不断深入, 未来的建筑钢结构质量管控工作必然会更加的全面、细致, 并发挥出其应有的特性。

摘要：在现代建筑施工中, 越来越多的建筑结构开始使用钢结构, 而建筑钢结构也逐渐的发挥出其优势, 以其机构细长、运输方便以及可预制、质量轻便等优点崭露头角, 因此其质量控制相对于普通的钢结构来说具有特殊性。文章主要结合建筑钢结构在质量控制中的实际应用情况, 简要论述了其质量控制方面相关内容。

关键词：质量,控制,建筑钢结构

参考文献

[1]中华人民共和国建设部.JG144-2002门式刚架轻型房屋钢构件[S].北京:中国标准出版社, 2002.

钢结构构件篇5

建筑结构抗震之结构构件有哪些要求?

抗震结构构件应力求避免脆性破坏，对砌体结构宜采用钢筋混凝土圈梁和构造柱、芯柱、配筋砌体或钢筋混凝土和砌体组合柱，

对钢筋混凝土构件，应通过合理的截面选择及合理的配筋避免剪切先于弯曲破坏，避免混凝土的受压破坏先于钢筋的屈服，避免钢筋锚固失效先于构件破坏，对钢筋混凝土框架结构抗震设计中要尽量遵循强柱弱梁，强剪弱弯，强节点强锚固的设计原则，防止脆性破坏。对钢结构杆件应防止压屈破坏(杆件失去稳定)或局部失稳。加强结构各构件之间的连接，以保证构件的整体性。对抗震支撑系统应能保证地震时的结构稳定。

浅谈冰景建筑中钢结构构件的施工篇6

一、冰灯的起源

冰灯是流行于中国北方的一种古老的民间艺术形式。因为独特的地域优势，黑龙江可以说是制作冰灯最早的地方。传说在很早以前，每到冬季的夜晚，在松嫩平原上，人们总会看到三五成群的农夫和渔民在悠然自得地喂马和捕鱼，他们所使用的照明工具就是用冰做成的灯笼。这便是最早的冰灯。当时制作冰灯的工艺也很简单，把水放进木桶里冻成冰坨，凿出空心，放个油灯在里面，用以照明，冰罩挡住了凛冽的寒风，黑夜里便有了不灭的灯盏，冰灯成了人们生活中不可缺少的帮手。后来，每逢新春佳节和上元之夜，人们又把它加以装饰，而成为供人观赏的独特的艺术表现形式。

哈尔滨是中国冰雪艺术的摇篮，哈尔滨冰灯驰名中外，饮誉华夏。哈尔滨大规模有组织地制作和展出冰灯始于1963年，人们利用盆、桶等简单模具自然冷冻了千余盏冰灯和数十个冰花，于元宵佳节在兆麟公园展出，轰动全城，形成了万人空巷看冰灯的盛大场面。这也是我国第一个有组织、有领导的冰灯游园会。

二、现代冰景建筑的发展

冰景建筑是指冰灯、以及以冰为主要材料建造的具有冰雪艺术特色的冰景建筑、冰雪艺术景观、冰雪游乐活动设施及景区配套设施。

冰灯由利用盆、桶等简单模具自然冷冻发展成由冰块砌筑，造型大气磅礴、艺术性强，体积恢宏壮阔、结构复杂的冰景建筑。2008年第七届冰雪大世界中心景观红场钟楼，冰建高度50米，钢结构与冰景建筑的结合使其创下了冰雪建筑的世界纪录。

钢结构构件应用于冰景建筑的中心支柱、过梁、拉结、悬挑飞檐、基础、预埋件等处在大型冰建中起着龙骨作用。钢结构在冰景建筑中的应用，使冰建的体积更为庞大，高度更高，洞口跨度大，悬挑飞檐等的逐一实现，并使冰建筑更为安全牢固。

三、钢结构构件的施工

1、基本要求

（1）、在负温度下施工的钢材，宜采用平炉或氧气转炉Q235钢、16Mn、15MnV、16Mnq和15MnVq钢。钢材应保证冲击韧性。Q235钢应具有-20°C，其它应具有-40°C合格的保证。

（2）、选用负温度下钢构件焊接用的焊条、焊丝，在满足设计强度要求的前提下，應选用屈服强度较低，冲击韧性较好的低氢型焊条，重要结构可采用高韧性超低氢型焊条。

（3）、碱性焊条在使用前必须按照产品出厂证明书的规定进行烘焙。烘焙合格后，存放在80～100°C烘箱内，使用时取出放在保温筒内，随用随取。负温度下焊条外露超过2h的应重新烘焙。焊条的烘焙次数不宜超过3次。

（4）、焊剂在使用前必须按照出厂证明书的规定进行烘焙，其含水量不得大于0.1%。在负温度下焊接时，焊剂重复使用的间隔不得超过2h，否则必须重新烘焙。

（5）、气体保护焊用的二氧化碳，纯度不宜低于99.5%（体积比），含水率不得超过0.005%（重量比）。使用瓶装气体时，瓶内压力低于1N/mm2时应停止使用。在负温下使用时，要检查瓶嘴有无冰冻堵塞现象。

（6）、高强螺栓、普通螺栓应有产品合格证，高强螺栓应在负温下进行扭矩系数、轴力的复验工作，符合要求后方能使用。

2、钢构件制作

（1）、钢构件在负温下放样时，其切割、铣刨的尺寸，要考虑钢材在负温下收缩的影响。

（2）、端头为焊接接头的构件下料时，应根据工艺要求预留焊缝收缩量，多节柱还要预留荷载使柱子产生压缩的变形量。

（3）、普通碳素结构钢工作地点温度低于-20°C，低合金钢工作地点温度低于-15°C时不得剪切、冲孔，普通碳素结构钢工作地点温度低于-16°C，低合金结构钢工作地点温度低于-12°C时不得进行冷矫正和冷弯曲。

（4）、零件组装必须把接缝两侧各50mm内的铁锈、毛刺、泥土、油污、冰雪等清理干净，并保持接缝干燥，没有残留水分。

（5）、在负温度下构件组装定型后进行焊接时，应严格按焊接工艺规定进行，由于焊接的起始点和收尾点比常温更易产生未焊透和积累各种缺陷，因此，单条焊缝的两端必须设置引弧板和熄弧板。引弧板和熄弧板的材料应和母材一致。严禁在母材上引弧。

（6）、负温度下厚度大于9mm的钢板应分多层焊接，焊缝应由下往上逐层堆焊。为了防止温度降得太低，原则上一条焊缝要一次焊完，不得中断，在再次施焊时，应先进行处理，清除焊接缺陷，合格后方可按焊接工艺规定再继续施焊。

（7）、在负温度下露天焊接钢构件时，搭设临时防护棚，防止雨水、雪花飘落在炽热的焊缝上。

3、施工措施

（1）、为了避免在冰砌体上进行钢构件焊接，钢柱连接采用钢柱两端预先焊接法兰盘，螺栓连接；拉结用角铁在端部预留圆孔，与钢柱上埋件用螺栓连接。

（2）、钢构件的制作场地搭设防护棚。

（3）、钢构件的存放在平整的场地中，并将构件垫起，防止冰雪将构件冻住。

（4）、钢构件与冰景建筑连接处的缝隙采用碎冰拌合水冻实。

（5）、冰景建筑沿高度方向每隔4米铺设一道拉结用钢板网，钢板网下两层冰块满铺设。

4、钢构件安装

（1）、冬季运输堆存钢构件时，必须采取防滑措施。构件堆放场地必须平整坚实，无水坑、地面无结冰。同一型号构件叠放时，必须保证构件的水平度，垫块必须在同一垂直线上，防止构件溜滑。

（2）、钢构件安装前除按常规检查外，尚须根据负温度条件对构件质量进行详细复验。凡是在制作中漏检和运输堆放中造成的构件变形等，偏差大于规定影响安装质量时，必须在地面进行修理、矫正.符合设计要求和规范规定后方能起吊安装。

（3）、绑扎、起吊钢构件的钢索与钩件直接接触时，要加防滑隔垫。

（4）、在负温度下安装构件，要编制钢构件安装顺序图表，施工中严格按照规定顺序安装。平面上应从建筑物的中心逐步向四周扩展安装，立面上宜从下部逐件往上安装。

（5）、构件上有积雪、结冰、结露时，安装前应清除干净，但不得损伤涂层。

（6）、在负温度下安装钢构件的专用机具应按负温度要求进行检验。

（7）、在负温度下安装钢构件时，柱子、主梁、支撑等大构件安装后应立即进行校正，校正后立即进行永久固定。

（8）、高强螺栓接头安装时，构件的摩擦面必须干净，不得有积雪、结冰，不得雨淋，接触泥土、油污等脏物。

钢结构建筑构件连接构造技术分析篇7

随着社会的不断发展, 绿色建筑已经成为我国建筑行业未来的发展趋势, 而钢结构建筑就是一种典型的绿色建筑, 满足了生态承载力的相关要求。钢结构的建筑不仅能够循环利用, 而且建筑的速度快、节能、节水、节材、节地且抗震性能良好, 钢结构建筑对于城市环境的影响比较小。目前, 钢结构的建筑在体育馆、机场以及火车站等等建筑中的应用十分广泛, 随着构件连接以及构造技术的不断发展, 我国的钢结构建筑将不断完善和发展。

1 研究背景

早在三千年前, 铁材在我国就得到了广泛的应用, 然而, 由于封建主义的压迫, 相关的技术未得到深入发展, 直到近些年来, 钢结构的建筑形式才得到了快速发展, 19世纪末, 钢结构的建筑形式才开始广泛应用于我国的现代化建筑, 钢结构有很多的优点, 比如, 承载力强、抗震性能良好、结构的断面比较小、重量轻、施工工期短、对于环境的破坏比较小、工程质量以及工程造价比较容易控制、造型优美等等, 使用钢结构的建筑形式能够推动建筑行业进行技术以及理念的革新, 还能够带来全新的挑战和体验。

2 发展现状

现代都市是钢筋水泥的城市, 钢材在现代建筑中的应用十分广泛。我国早期的钢结构的建筑形式发展历程比较坎坷, 直到近些年来, 钢结构的建筑形式才被广泛应用于现代化的建筑施工中, 钢结构的建筑形式的发展具有超高层、造型新颖、大规模等特点。此外, 国家也发布了一些相关的政策对建筑行业进行宏观调控, 使得钢结构的建筑形式在我国的工程建筑之中占的比重越来越多。但是, 钢结构的建筑结构比较复杂且对于技术的要求比较高, 因此, 要使钢结构的建筑形式获得快速发展就要不断完善并发展相关的建筑技术。

3 重要意义

通过研究建筑行业的未来发展模式, 钢铁在建筑行业的发展中占据着关键地位, 钢结构的建筑形式将引领未来的主流建筑的发展趋势。随着钢结构相关的理论以及技术的不断进步, 钢结构的建筑将不断的改革并完善, 相关的理论数据以及研究应用也将日趋完善, 在未来社会的发展中, 钢结构的建筑一定会起到积极的推进作用。因此, 应该对钢结构建筑的构件连接以及构造技术进行深入研究, 掌握相关的技术要点, 勇敢迎接未来的机遇和挑战。

4 相关的概念

4.1 钢结构建筑

结构一词有四种含义:

1) 进行建造、组织或者构筑的方式, 以及对于成分或者元素的安排;

2) 由整体出发考虑的一种复杂系统;

3) 在建筑物中起支撑作用或者承担外力的部分;

4) 建筑物或者构筑物。钢结构的建筑指的就是将钢材作为建筑的主体框架, 相较于其他的建筑形式在高度、跨度以及截面等方面具有技术上的优势, 对于技术的限定比较宽松, 设计灵活且具有表现性, 兼顾了建筑的艺术性和技术性。

4.2 构件

所谓的构件指的就是组成结构物的单元或者是结构运动的组成单元, 比如, 板、柱、梁以及大型的板材等等。具体来说的话, 首先, 构件是一种单元, 可以独立配置。其次, 构件与环境以及其他的构件是分离的。另外, 在适当环境中, 构件可以复合使用。此外, 构件是不连续的, 没有个体的特有属性。构件一般都是独立实体且具备特定功能, 同一构件的属性是相同的, 此外, 还可以通过特定方式将不同的构件连接起来形成一个整体。

4.3 节点

一般情况下, 在植物中, 节点指的就是树木或者根部上面的一个节点或者植物的叶子或芽生长的点;在人体中, 节点指的就是人体的关节;抽象的来说, 节点指的就是两个对象相互连接而形成的点、线、面或体。在事物发生以及发展的过程中, 节点意味着联系、转折、序列、节奏以及强化, 节点部分还能够反映整体的状况。节点在物质以及非物质的层面具有不同的意义, 在物质层面, 节点指的就是两个物体相互连接的部位, 在非物质的层面, 节点能够用来表达关系和表现整体。

5 连接钢结构的建筑构件的相关方式

5.1 钢材之间的连接方式

钢结构之间的连接方式主要有四种, 图1是焊缝连接, 图2是铆钉连接, 图3是螺栓连接, 图4是销钉连接。

焊缝连接也叫作焊接, 主要是指使用电弧将焊条以及焊件进行局部融化, 冷却之后就形成了焊缝。在进行钢结构的构件连接时使用的焊接方法主要是电弧焊, 设备简单且易于操作。铆钉连接时使用的铆钉带有一端预制的钉头, 将铆钉插入连接构件之中, 再使用压铆机将铆钉的另一端也压成封闭的钉头。铆钉具有良好的抗震能力、适应能力以及变形能力, 操作简单且方便检查质量。螺栓连接指的是使用螺栓、螺母和垫圈进行螺纹连接, 将多个构件连接在一起, 而且, 只需要将螺母旋下, 就能够将构件分开。用于连接的螺栓主要有普通以及高强度两种类型。销钉连接指的是将铆钉连接以及螺栓连接结合在一起, 一般用于连接铰接节点。销钉连接与螺栓连接相似, 但相较于螺栓, 销钉上的受力要大于螺栓, 因此, 销钉的延展性能以及强度更高。

5.2 钢构件之间的连接方式

钢构件之间的连接方式主要有直接式、托座式、连接件式以及销式连接四种。首先, 直接式的连接方式一般用来连接受力构件, 主要是指直接贯通受力构件的节点部位。托座式的连接方式主要是指将构件使用螺栓或者焊缝与受力构件中的托座连接起来。连接件式的连接方式一般应用于一些大型和复杂的建筑结构中, 需要连接大量的构件, 一般需要设计制作相应的连接件。销式的连接方式一般用来连接建筑结构中的受力构件以及铰节点。

5.3 钢材以及混凝土之间的连接方式

钢材以及混凝土之间的连接方式可以分为三种, 第一种是钢构件和混凝土之间的连接, 可以通过预埋铁件或者后浇混凝土进行连接, 预埋铁件指的是在进行构件浇筑之前先将铁件预埋在建筑构件中并将其与内部的钢筋焊接在一起。后浇混凝土指的是将抗剪件加在钢梁上之后再浇上混凝土。第二种是钢材与混凝土之间的组合构件的相关技术, 可以使用组合楼板或者组合梁的方式进行连接。第三种是钢骨混凝土以及钢管混凝土的相关技术, 可以使用钢骨混凝土和钢管混凝土的技术进行连接。

5.4 钢材与玻璃之间的连接方式

钢材与玻璃之间的连接方式主要有点支式、夹片式、无孔的点支式以及背栓式四种。点支式指的就是将能够自由旋转的金属的支撑装置安装在安全玻璃四角的钻孔中, 将支承结构与玻璃连接起来。夹片式指的是使用两个角钢或者金属片将玻璃夹住并固定在钢结构上。无孔的点支式指的是使用金属夹将玻璃夹住并进行连接和固定。背栓式指的是在玻璃的背面进行打孔, 再使用螺栓将钢构件和玻璃连接起来。

5.5 钢材与木构件之间的连接方式

钢材与木构件之间的连接方式主要有三种, 即直接式、连接件式以及绑扎式。直接式指的就是在不使用专用连接件的条件下将钢构件与木构件连接起来。连接件式指的就是使用钢板、铸钢、焊接以及销式的连接件实现钢构件以及木构件之间的连接。绑扎式指的就是使用钢爪等连接构件来固定建筑中的构件。

6 结语

由于钢材本身所具有的优点, 钢材在现代建筑中的适用范围越来越广泛, 使用钢结构的建筑具有很多的优点, 使得钢结构的建筑不断增加。在钢结构的建筑中, 节点设计以及构件连接的相关技术是我们的研究重点, 只有处理好节点设计以及构件连接问题, 才能够推动建筑行业的进步和发展。

摘要：阐述了钢结构建筑构件的研究背景及发展现状, 并对钢结构建筑、构件、节点等相关的概念进行了分析, 提出了连接钢结构建筑构件的相关方式, 为钢结构建筑的发展奠定了基础。

关键词：钢结构,建筑构件,节点,连接方式

参考文献

[1]吴子鹏.钢结构建筑构件连接构造技术研究[J].房地产导刊, 2014 (6) :65-67.

[2]何锴, 徐芳洁.常见建筑钢结构基本连接工艺的对比[J].建材发展导向 (下) , 2015 (7) :32-34.

小议钢结构建筑构件的防火措施篇8

随着我国经济快速的发展及建筑技术的日新月异, 钢结构形式以其重量轻、强度高、韧性好、承载力大、施工简便、施工周期短、布局灵活、可回收利用等优点广泛应用于超高层建筑、体育馆和大型厂房等工业与民用建筑结构中;但由于钢结构的耐锈蚀性和耐火性较差, 存在不耐火的致命弱点, 一旦发生火灾时极易发生倒塌, 造成重大的人员伤亡和财产损失, 其防火问题备受人们的关注。本文从钢结构的物理特征和力学特征的两个角度分析其特点, 并从主动和被动两个方面提出防火措施。

2 钢结构的特征

2.1 物理特征

2.1.1 热膨胀系数

当温度升高时, 钢结构要发生膨胀, 对截面温度均匀分布的静定结构而言, 热膨胀只对变形有影响, 不会产生附加内力。但建筑构件的膨胀收到约束时, 会产生加内力。钢的热膨胀系数随着温度的升高而变化, 但幅度不大。

2.1.2 结构钢的比热容

比热容是指其单位体积内所储存的热量, 当其所吸收的热量一定时, 比热容越高, 材料的温度上升的越小。组成钢材的铁、碳、锰、硅等其他各种合金元素的比热容各不相同。一般情况下, 他们都是随着温度的上升逐渐增大, 但相差幅度较小。

2.1.3 结构钢的导热系数

钢材的导热系数是指单位时间内单位长度每上升一度所需要的热量, 纯铁的导热系数比较大, 钢材随着碳量和合金量的增大, 导热系数逐渐减少。合金含量较多的钢材, 导热系数随着温度上升缓慢增加, 碳钢和低合金钢的热传导系数随着温度上升单调减少, 变化率逐渐变小。

2.2 结构钢的力学性能

2.2.1 泊松比

结构钢的泊松比受温度的影响较小, 普遍认为高温下结构钢的泊松比可取与常温下相同。

2.2.2 应力-应变关系

研究高温下钢材的应力-应变曲线是进行其力学性能分析的最重要的内容。高温下钢结构的总应变包括三个部分:应力变化的瞬间应变、蠕变及热膨胀引起的应变。总应变与应力过程和升温的速度相关, 不同升温速度下应变的增长是有区别的。钢材力学性能的一个重要特点就是高温蠕变, 但蠕变的情况比较复杂, 当建筑的升温速度在5-50℃/分钟的范围内, 且建筑温度不超过600℃时, 蠕变比较小。

2.2.3 高温特性

无保护层的钢结构在高温条件下存在强度降低和蠕变现象, 对建筑用钢而言, 260℃以前其强度不降低;260-280℃开始下降, 达到400℃时屈服现象消失、强度明显降低;达到450-500℃时, 钢材内部再结晶使强度急速下降;至550℃时, 其强度将损失40%;至700℃时基本失去承载力。

3. 钢结构建筑的防火措施

从建筑防火理论看, 一致认为有主动防火和被动防火两大体系;本文涉及的钢结构建筑构件的防火措施也从被动与主动两个角度进行分析。

3.1 钢结构建筑的被动防火措施

所谓被动耐火保护是指在火灾中不依靠降低火灾的燃烧热释放率或抑制火灾增长来实现结构不受高温或火焰严重影响的防火保护方法。

(1) 浇筑混凝土或砌筑耐火砖

在钢结构构件四周浇筑混凝土或砌筑耐火砖, 这种方法比较可靠, 但较适合于钥柱的保护;对于梁等其他构件, 施工比较麻烦且自重大;对于初期升温很快的火灾也不太适用。这种保护方法在高温作用下易发生崩裂现象。

(2) 包封法

采用硅酸钙板、蚝石板、珍珠岩板、石棉水泥板、石膏板等耐火轻质板材包覆。石膏板的最高使用温度600℃, 纤维增强普通硅酸钙板的使用温度为650℃~950℃。但蛙石板和珍珠岩板容重小, 但使用最高温度只有650℃~850℃, 很难达到钢结构耐火保护的目的。

(3) 喷涂钢结构防火涂料

钢结构防火涂料是指涂装在钢构件表面, 增大绝热性能以推迟结构失稳或力学强度降低的时间的涂料。在受到高温或火焰作用时, 足够厚的防火涂料层对钢材起到屏蔽作用, 使构件不直接暴露在火灾中, 防火涂料吸热分解放出水蒸气或二氧化碳气体, 能消耗热能, 对降低火焰温度和燃烧速度具有一定作用。室内钢结构上的防火涂料也存在起皮脱落、龟裂等情况;在施工过程中还存在涂层厚度达不到要求、涂料选型不当、以次充好等问题。这些因素对钢结构耐火保护带来的隐患, 是当前选用防火涂料喷涂保护方法必须慎重考虑和控制的。

(4) 在钢结构构件内部充水保护法

这种方式依靠火灾时向钢结构构件内部充入循环水进行降温冷却, 达到保护钢结构的目的。它需要一套完善的火灾报警联动系统和足够的水源与供水系统, 效果良好, 但成本较高、火灾时增加结构自重、且结构内部需作耐水腐蚀处理。这种方法国内外均试验不多。总之, 在选用钢结构构件耐火保护材料时, 除需要考虑材料的耐火性能外, 还要考虑材料的耐久性、耐候性、耐腐蚀性、抗反复荷载性能以及高温稳定性等, 使其既能满足功能要求, 又具有一定的经济效果。

3.2 钢结构建筑的主动防火措施

钢结构构件的主动防火保护是一种采用建筑内的主动消防措施, 在火灾发生前进行设计, 从而期望在火灾发生后从根本上消除高温和火焰对钢结构构件的威胁, 以实现保护钢结构的方法。与被动耐火保护相比, 它是一种更积极的保护方式。

(1) 正确界定建筑的耐火等级

各种建筑由于其使用功能和重要性不同, 火灾危险性存在差异, 根据《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》确定建筑物的火灾危险性, 再根据火灾危险性, 确定建筑的耐火等级。如果在设计时没有正确核定耐火等级, 确定的耐火等级过高或过低, 都会造成设计失误, 过高造成浪费, 过低则造成不安全。

(2) 自动灭火系统

在建筑物内设置自动灭火设施, 能有效地抑制火灾的蔓延扩大或扑灭初期火;可以降低室内温度, 使建筑结构得到保护, 并为人员疏散创造良好的条件与环境;自动喷水灭火系统是当今世界上公认的有效自救灭火设施, 适用于扑救大部分工业与民用建筑物内的初火期;自动喷水灭火系统的动作温度从57-343℃不等, 依据设置场所的环境条件而定。对于常见的工业与民用建筑, 常采用68℃。

(3) 钢结构水喷淋法防火

水喷淋法是在结构的上部设置水喷淋管网和喷头。当发生火灾时, 水喷头受热后自动打开并向构件喷水, 使其表面形成连续的流动水膜, 可带走大量的热量, 使得钢结构构件的温度不至于过高, 由此提高结构的耐火极限。

(4) 进行有效的防火分区

在钢结构建筑物内部进行有效的防火分区, 可以防止火势向其他区域蔓延、扩散。防火分区在普通民用建筑中较易实现, 如在门、厅、楼梯等处采取一些技术措施。如用防火墙、防火门、防火卷帘加水幕。

(5) 充分考虑人员疏散问题

由于钢结构建筑自身的弱点, 在合理防护的基础上, 设计时还要充分考虑人员疏散的因素, 将人员密度指标和钢结构建筑的特点综合起来考虑, 加强对安全疏散路线、疏散距离、疏散宽度的设计要求, 保证人员疏散时间小于建筑构件的耐火极限, 确保火灾时人员能安全逃生, 以最大限度地减少人员伤亡和财产损失。

4 总结

防火设计在钢结构建筑中是非常重要的, 一旦发生火灾, 带来的后果是极其严重的。因此, 在设计钢结构构件前, 要根据建筑物的实际情况, 准确地使用规范, 采用主动防火措施和被动防火措施, 将火灾造成的损失和伤害减小到最低程度。

参考文献

[1]高林, 李恩科, 石炎.浅谈钢结构建筑的防火[J].中国新技术新产品, 2009, 6.

[2]韩洁茹, 周媛媛, 贾树森.浅谈钢结构建筑的防火设计[J].山西冶金, 2007, 5.

钢结构各类构件抗力分项系数的研究篇9

1 用实用算法求结构构件的抗力分项系数

只要给定目标可靠度指标β,按照修订规范给定的设计表达式及各荷载分项系数和荷载组合系数,利用实用算法即可计算出在修订规范中各构件的抗力分项系数。

对某一特定结构构件,如果令由目标可靠度指标计算的抗力标准值R*K=RK,则按荷载组合公式设计的构件所具有的可靠度指标必然与目标可靠度相等[3]。于是,确定抗力分项系数的原则转化为使下列Hi值为最小的条件。

式中,——第i种结构在第j种荷载效应比值下,根据目标可靠度指标利用概率的方法求出的抗力标准值;

RKij——第i种结构在第j种荷载效应比值下,根据设计表达式计算的抗力标准值,即:

要使Hi为最小的条件是:

在给定目标可靠度指标β设计表达式及各荷载分项系数和荷载组合系数时,利用实用算法[4]计算μRij:

①根据β=3.2,计算Pf=Φ(-β),1-Pf=1-Φ(-β)=Φ(β);

②计算的值;

③当时,计算时,计算。

(a)若Xi为正态分布:

(b)若Xi为对数正态分布:

式中,

(c)若Xi为极值I型分布:

计算:

对极限状态方程R-G-L=0有:

式中:

求解该一元二次方程得出μR的值。

2 荷载组合下的抗力分项系数

按修订规范提供的设计表达式计算抗力分项系数。只考虑G+L和G+W 2种荷载组合。

目标可靠度指标按《建筑结构可靠度统一标准》(GB50068—2001)[5]取安全等级为二级时的3.2。笔者按实用算法编制了专门计算钢结构抗力分项系数的应用程序,专门用于对修订钢结构设计规范抗力分项系数合理性的考察。经过计算,将结果列于表1、表2中。需注意的是,由于梁的抗剪破坏一般不起控制作用,计算中未考虑这种破坏形式。

3 计算数据分析

为便于分析,有意将荷载组合划分为G+L和G+W 2种情况,其中G+L含G+L (O)和G+L (H)等2种情况。至于G+L+W的情况可以按G+W的情况来处理,其结果是偏安全的。

(1)对Q235钢(见表1),在修订规范的条件下,某些构件在G+L的组合下计算出的γR比1.087高[如轴压构件在G+L(H)组合下按式(16)组合计算的γR为1.097],这说明在修订规范情况下,对于Q235钢,依然取γR=1.087是不合适的。对于在G+W的组合下计算出的γR远比1.087要高,所以有必要调整抗力分项系数γR。

(2)对Q345钢,在修订规范的条件下,将抗力分项系数γR由原来的1.087改为1.111,对于G+L的荷载组合情况是完全可行的。但对于G+W的组合,γR取1.111仍然偏低。

4 抗力分项系数建议值

从以上的分析看,确实有必要调整修订规范的抗力分项系数,提出修订规范下钢结构构件的抗力分项系数的取值,作为修订钢结构规范的参考,也可作为设计人员选择可靠度的依据。

4.1 重新设定抗力分项系数时遵循的原则

(1)设定的抗力分项系数应使各结构构件在修订规范的条件下可靠度指标一致,也就是要使各结构构件的可靠度指标不小于《建筑结构可靠度统一标准》(GB 50068—2001)给定的目标可靠度3.2。

(2)新设定的抗力分项系数应力求简单,便于设计人员采用。为此本文只对不同的荷载组合进行分类,对于不同的结构构件在同一荷载组合下应选用同一抗力分项系数。从表1和表2可以看出,按同一荷载组合下计算的最大抗力分项系数为新设定的抗力分项系数,这样处理将导致部分构件用钢量增加,最大可增加12%,相当可靠度提高约0.08。这只是局部现象,对于目前的钢产量来讲不是问题。

(3)本文只计算了G+L和G+W的荷载组合,是因为在G+L+W的组合下的可靠度指标始终介于相应的G+L和G+W之间,由于可靠度指标与抗力分项系数有一一对应关系,所以按G+L+W荷载组合计算的抗力分项系数也介于相应的G+L和G+W之间。因此,对G+L+W的荷载组合,可以选用G+W时的抗力分项系数,其结果是偏于安全的。这样的话,可以将荷载组合分为有风组合(G+L)和无风组合(G+W)等2种情况。

(4)梁的抗剪一般不起控制作用,可以通过加强构造措施来加以保证,其抗力分项系数的取值可以和其他构件在相同荷载下一致。

4.2 结构构件抗力分项系数的取值

(1)有风组合时,对Q235钢和Q345钢,γR取1.188;

(2)无风组合时,对Q235钢和Q345钢,γR取1.097。

5 结语

(1)根据已知的荷载分项系数、荷载组合系数、各变量的变异系数、荷载和抗力统计参数,用实用算法由给定的目标可靠度指标确定设计表达式中的抗力分项系数,这种分项系数的设置体系和方法,不仅物理意义明确,而且使确定分项系数的工作得到简化。

(2)采用本文建议的抗力分项系数取值方案进行设计,可以大大提高遇风组合的可靠度指标,从而使得各构件在不同的设计条件下均具有较佳的可靠度和一致性。

(3)将抗力分项系数提高只是本文提出的一个解决方法,也可通过调整风荷载的组合系数来使得在有风组合下,结构构件的可靠度指标满足《建筑结构可靠度统一标准》(GB50068—2001)的规定。

(4)本文提出的分项系数取值方案还是初步的,旨在为结构工程界同行了解和熟悉新规范的设计理论与方法提供一份背景材料,也可供设计人员参考。今后若有调整或修改,则以正式出版的规范及条文说明为准。

摘要：针对修订钢结构规范(GB 50017—2003)在2001系列规范条件下的可靠度指标偏低，尤其在遇风组合时，远低于规范规定的可靠度指标的情况，提出解决这些问题的办法，即针对不同的荷载组合采用不同的抗力分项系数。通过大量的计算，给出了修订规范下各结构构件的抗力分项系数取值。以供规范修订和工程应用时参考。

关键词：钢结构设计规范,可靠度指标,抗力分项系数

参考文献

[1]GB 50017-2003，钢结构设计规范[S]．北京：中国计划出版社，2003．

[2]GBJ 17—88，钢结构设计规范[S]．北京：中国计划出版社，1988．

[3]杨伟军，赵传智．土木工程结构可靠度理论与设计[S]．北京：人民交通出版社，1998．

[4]赵国藩．结构可靠度的实用分析方法[J]．建筑结构学报，1984(3)．

钢结构构件篇10

钢材是现代最为广泛的建筑材料之一, 各种不同型钢的出现更使得钢结构在工程中得到广泛的应用和发展, 刚结构和其他结构相比具有:钢材的强度高, 塑性、韧性好, 材质均匀, 工作可靠性高, 良好的可焊性等等优点。在土木工程中, 钢结构有着广泛的应用。随着铁矿资源的不断开采与发展使钢结构的资源受到更到的重视, 对铁矿的充分利用是一个比较重要的问题, 在满足构件安全承载的情况下对截面的优化成为一个热门问题。ANSYS程序建立了交互式菜单系统, 极大地简化了分析过程的操作性, 使设计分析更加直观和可视化, 程序不仅仅是求解器, 同时提供前后处理器, 对模型的创建和结果的处理更加方便, 使得优化更加精确。

此外, ANSYS软件本身所拥有的大量单元形式, 可以很方便的让使用者建立各个构件之间的共同工作模型, 因此在很多实际问题中都取得了成功应用, 在此文中使用ANSYS解决截面的优化过程。

2 ANS YS单元类型特点

单元类型的选择, 跟你要解决的问题本身密切相关。在选择单元类型前, 首先你要对问题本身有非常明确的认识, 然后, 对于每一种单元类型, 每个节点有多少个自由度, 它包含哪些特性, 能够在哪些条件下使用, 在ANSYS的帮助文档中都有非常详细的描述, 要结合自己的问题, 对照帮助文档里面的单元描述来选择恰当的单元类型。我采用的是实体单元。

实体单元的选择实体单元类型也比较多, 实体单元也是实际工程中使用最多的单元类型。常用的实体单元类型有solid45, solid92, solid185, solid187这几种。其中把solid45, solid185可以归为第一类, 他们都是六面体单元, 都可以退化为四面体和棱柱体, 单元的主要功能基本相同, (SOLID185还可以用于不可压缩超弹性材料) 。Solid92, solid187可以归为第二类, 他们都是带中间节点的四面体单元, 单元的主要功能基本相同。如果所分析的结构比较简单, 可以很方便的全部划分为六面体单元, 或者绝大部分是六面体, 只含有少量四面体和棱柱体, 此时, 应该选用第一类单元, 也就是选用六面体单元;如果所分析的结构比较复杂, 难以划分出六面体, 应该选用第二类单元, 也就是带中间节点的四面体单元。如果单元类型选取不当, 在划分网格的时候, 由于结构比较复杂, 六面体划分不出来, 单元全部被划分成了四面体, 也就是退化的六面体单元, 这种情况, 计算出来的结果的精度是非常糟糕的, 有时候即使你把单元划分的很细, 计算精度也很差, 这种情况是绝对要避免的。

对于实体单元, 总结起来就一句话:复杂的结构用带中间节点的四面体, 优选solid187, 简单的结构用六面体单元, 优选solid185。实验中选取solid185。

3 ANS YS模型的建立及求解处理

ANSYS可以提供将近200单元类型, 可以研究:结构 (静力和动力) 流体、热场、电场和磁场、耦合场等问题。对于构件的优化问题可以选用静力结构问题分析来完成。

3.1 单元的模型建立

定义单元的类型及单元实常数:Main Menu>Prepeocessor>Elment Type;在这里可以添加和选取各种单元。

定义材料类型:Main Menu>Prepeocessor>Material Prop>Mat erial Model;在这里设定钢材的弹性模量, 泊松比, 密度等。

本次实验中就对吊车梁构件进行研究, 故采用的是相同的单元属性和材料属性, 如果对较为复杂的构件或者由多个构件所组成的结构进行模型建立时可能需要对不同的受力构件以及不同受力特征的构件, 这时需要建立不同的单元类型和材料属性, 并用相关的作业名称表示以作区别和试验时的调用。

创建关键点、线、面、体;Main Menu>Prepeocessor>Modeling>Create>KeypointS>In Active CS/Lines>Straight Line/其中线、面、体都可以根据关键点建立起来。在此过程中应该注意对于不同的构件要调用与之对应的作业构件属性。

单元的网格划分;Main Menu>Prepeocessor>Meshing>Meshto ol;选择自由网格划分或者映射网格划分, 网格的划分将直接影响到试验模型能不能求解和结果的正确性, 因此对模型的网格划分是一个比较重要的环节。网格的划分有直接法创建有限元网格模型和几何模型划分单元生成有限元网格模型, 网格的划分有时会出现不收敛的情况, 应选择适当的方法进行网格划分。

以上过程为前处理阶段, 在此阶段完成了构件的基本模型建立, 大部分工作已经完成, 下一步工作将进行求解处理, 这是得到正确结果的保证。

3.2 模型求解及后处理

进入求解器, 选择静力分析:Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis;选择施加约束:Main Menu>Solution>Define Loade>Apply>Structural>Displacement>On Keypoints/;然后选择相关的约束, 一般选择超静定约束结构。约束的施加是能不能完成求解的重要步骤, 多数不能求解的问题都出于约束的不够。荷载力的施加过程:Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Force>选择施加的方式 (关键点的集中施加/面荷载/体荷载) 和荷载的相关特征 (大小/方向) 。

约束和荷载都施加成功后再做系统的检查如果没有错误将可以进行求解, 选择执行求解:Main Menu>Solution>Solve>Curre nt LS;经求解显示提示Solution is done!表示求解完结束。

后处理操作, 进入后处理查看计算结果:Main Menu>Genera l Postproc选择想要查看的结果 (应力应变图、位移分析、动画查看等等) 。

4 ANS YS模拟值与实际计算值的分析比较以及截面的优化选择

试验是对实际工程中的双轴对称的工字钢梁进行截面优化, 工字钢截面面积为41200mm2, 梁的计算长度为12米, 荷载为跨中集中力F=1000kN, 自行设计截面尺寸使其满足承载要求, 且截面较为择优, 具有良好的经济效益。

选用工程实际的截面尺寸h×b×t×tw=1600×500×22×12 (h为腹板高度、b为翼缘宽度、t为翼缘厚度、tw为腹板厚度, 单位为mm) , 对该吊车梁构件两端分别施加点的固定约束、线的固定约束、面的固定约束得到不同的应力图和应力值.

对应的应力值分别为:点固定约束应力值σmax=68.103Mpa;线固定约束应力值σmax=64.056Mpa;面约束应力值σmax=62.932Mpa。采用理论计算公式

σmax=66409Mpa, 从数据中可以得到结论:对点施加固定约束得到的应力值与理论值最接近, 在下面进行不同尺寸试验模拟时采用对点施加固定约束。

通过Microsoft Excel工作表可以在保证截面面积不变的情况下编辑出一系列的工字钢不同截面尺寸, 再用ANSYS建立相关尺寸模型模拟出结构模型, 求解得到相关应力值。

在表1中, 最大应力σmax为工字钢梁的底部最大应力即为第一主应力, 挠度为跨中最大值, 最大正应力SMX和最大负应力SMN分别是施加集中力处和支座处所产生, 又局部破坏原理公式

(lz为假设分布长度) 知:在实际工程中集中力和支座处需要施加垫板以满足局部破坏机理要求。从表格中可以看出:对于相对窄而较高的工字钢截面能承受较大的外来荷载, 是相对较为择优的截面类型, 具有良好的经济效益。

5 结论

通过Microsoft Excel工作表改变截面的尺寸, 再使用ANSYS模拟出相应的应力, 从应力图和应力值可以的得到相对较为择优的截面类型, 为施工现场提供理论基础和依据, 使钢材得到充分的利用, 可以带来良好的经济效益, 同时推进ANSYS在土木工程上的应用。