高层建筑钢结构设计原理与应用研究(高层建筑钢结构设计原理与应用研究课题)

钢结构的设计原理和常见错误做法

钢结构是主要由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。因其自重较轻，且施工简便，广泛应用于大型厂房、场馆、超高层等领域。

钢结构设计原理

(1) 将预埋的插筋清理干净，按1：6调整其保护层厚度符合规范要求。先绑2～4根竖筋，并画好横筋分挡标志，然后在下部及齐胸处绑两根横筋定位，并画好竖筋分档标志。一般情况横筋在外，竖筋在里，所以先绑竖筋后绑横筋，横竖筋的间距及位置应符合设计要求。

(2) 墙筋为双向受力钢筋，所有钢筋交叉点应逐点绑扎，竖筋搭接范围内，水平筋不少于三道。横竖筋搭接长度和搭接位置，符合设计图纸和施工规范要求。

(3) 双排钢筋之间应绑间距支撑和拉筋，以固定钢筋间距和保护层厚度。支撑或拉筋可用φ6和φ8钢筋制作，间距600mm左右，用以保证双排钢筋之间的距离。

(4) 在墙筋的外侧应绑扎或安装垫块，以保证钢筋保护层厚度。

(5) 为保证门窗洞口标高位置正确，在洞口竖筋上画出标高线。门窗洞口要按设计要求绑扎过梁钢筋，锚入墙内长度要符合设计及规范要求。

(6) 各连接点的抗震构造钢筋及锚固长度，均应按设计要求进行绑扎。

(7) 配合其他工程安装预埋管件、预留洞口等，其位置、标高均应符合设计要求。

2、顶板钢筋绑扎

(1) 清理模板上的杂物，用墨斗弹出主筋，分布筋间距。

(2) 按设计要求，先摆放受力主筋，后放分布筋。绑扎板底钢筋一般用顺扣或八字扣，除外围两根筋的相交点全部绑扎外，其余各点可交错绑扎(双向板相交点须全部绑扎)。如板为双层钢筋，两层筋之间须加钢筋马凳，以确保上部钢筋的位置。

(3) 板底钢筋绑扎完毕后，及时进行水电管路的敷设和各种埋件的预埋工作。

(4) 水电预埋工作完成后，及时进行钢筋盖铁的绑扎工作。绑扎时要挂线绑扎，保证盖铁两端成行成线。盖铁与钢筋相交点必须全部绑扎。

(5) 钢筋绑扎完毕后，及时进行钢筋保护层垫块和盖铁马凳的安装工作。垫块厚度等于保护层厚度，如设计无要求时为15mm。钢筋的锚固长度应符合设计要求。

常见错误做法总结于下：

1.暗梁当楼面梁使用。这是最常见的错误。暗梁之所以不能当楼面梁是因为其刚度不够，荷载不能按自己设想的方式传递，即楼面荷载—板—暗梁—柱的传递方式几乎是不可能的。这样将大大低估板的内力。我个人认为，根据内力按最短距离传递的原则，用暗梁代替梁只有在板受集中力时，在集中力处沿板的最短方向(双向板沿两个垂直方向)设置暗梁，可以认为集中力由暗梁承受以满足抗弯强度和裂缝要求，此时板的计算跨度绝对不能按支承于暗梁来考虑。但很多时候，这种做法也没有必要，直接加大板的受力钢筋即可，除非因抗剪(冲切)需要箍筋而使用暗梁。

2.与上一个问题相对应的是，在刚度发生较大突变(增加)处，应视为梁。典型的问题是不同高程的板之间出现的错台，错台本身平面外刚度比较大，而板的`平面外刚度较小，不管你是否愿意，板上的荷载都要传递到错台上，因此应当按梁来设计，尤其是抗剪钢筋应满足要求。地下通道、车站遇到的这种情况较多，其荷载又比较大，但大多数人对错台的处理却非常草率，这很令人担忧。

3.框架结构形成事实上的铰接。最常见的是梁刚度比柱大的多，使柱对梁的约束作用较弱，形成事实上的铰。这样减少了超静定次数，于抗震不利，也难以形成“强柱弱梁”。 坂神地震时，地铁车站柱的破坏相当严重，也提醒我们不能忽视这个问题。地铁车站顶底板可看作筏板，其梁的刚度当然大于柱，但中板处不宜将梁的刚度做得较大。另外，地下工程如通道、涵洞、地铁车站等，有时不小心也容易作成刚度较大的顶底板和刚度较小的侧墙，这样横剖面就形成铰接的四边形，两侧墙土压力相差较大时很容易失稳，也不利于抗震。

4.板墙受力钢筋置于分布钢筋的内侧。很多人总把分布钢筋想象成类似梁的箍筋，因此配筋不小心就这样倒置。分布钢筋的作用在于固定受力钢筋位置，传递受力及防止温度收缩裂缝，它不需要象梁柱箍筋那样外包以防止钢筋受压向外鼓出，更重要的是，板墙截面高度较小，为增加有效高度发挥受力筋作用，一般情况下应当外置受力钢筋。某些特殊情况，如地下连续墙，由于施工方便原因可牺牲板有效高度，将受力钢筋内置。

5.在紧靠柱的位置框架梁上搭梁。由于紧靠柱支承的位置，框架梁的转动受到约束，当其上所搭的梁荷载较大时，将产生很大的扭矩，使框架梁的配筋变得困难。某些设计人员将此处框架梁与搭接梁的连接看作铰接，这是很不安全的，因为梁的塑性变形能力有限。

6.板钢筋不伸入上翻梁受力钢筋之上。这在地面上结构中还不容易出现，但在地下工程中，由于结构形式不够直观，稍有疏忽就会犯错。最常见的是通道入口处顶板有一道收口的横梁，其底部顺板向下倾斜，形成不规则的梁。多数人配筋将此梁受力钢筋仍然沿水平方向布置，板的纵向钢筋则从下侧锚入梁内。地下工程没有完全的分布钢筋，在这个横梁处，板的纵向钢筋实际上是受力钢筋，不但要按受力钢筋锚固，还应当在梁受力钢筋之上。另外，很多人认为此梁受力小，因而配筋马虎。实际上，此梁由于单边受力，有一定的扭矩，配筋应考虑板上荷载传递到此梁上。

7.地铁车站不计中板开洞。由于开洞的影响比较难算，也由于部分人对开洞影响没有当成一回事，因而计算时都加以忽略。当开洞较小时，这样也许没有多大影响，但地铁车站有时在中板沿横向平行布置三排楼、扶梯，严重削弱该处楼板刚度，虽然洞边有加强的梁，但梁高受到限制，中板厚度通常都为400～500，因此不足以弥补其刚度的损失。至于加暗梁来加强洞口，更不能弥补计算模式与实际不符的不足。

你好，能帮我解释一下这两个专业学的是什么嘛 混凝土结构与预应力结构 钢结构设计理论及应应用研究 谢谢啦

混凝土结构是只钢筋混凝土结构，或是大体积混凝土结构的构件，而预应力结构通俗的说就是把钢筋混凝土里的钢筋换成存在一定的预加拉力，主要目的为在不影响结构安全的情况下减少钢筋用量。但是近几年又出现了钢管混凝土，这个说是钢结构与混凝土结构的新的组合方式，是横跨两个学科的新学科。

现在说钢结构，是只用锚栓，螺丝或焊接将钢型材连接，达到一定的使用目的。其结构模式与混凝土结构的最大不同为，钢筋混凝土的各节点应被视为固定支座，而钢结构的部分节点应被视为活动支座！

想零基础自学钢结构设计，该怎样学？哪些书比较好？

零基础自学钢结构设计很难，最好报一些培训班。多看规范：

1、《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）

2、《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》（JGJ82-91）

3、《锅炉钢结构制造技术条件》（JB/T1620-93）

4、《栓焊锅炉钢结构制造通用技术条件》

钢结构设计要注意事项：

一、明确钢结构设计所涉及规范、规程

钢结构设计中所涉及规范、规程总体上可分为三种：1.国家规范（GB），如《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）等等；2.行业规程（JGJ）或地方规程（DBJ）有：《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）、《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）等等；协会规程（CECS）有：《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（2012年版）》（CECS102：2002）、《预应力钢结构技术规程》（CECS212：2006）等等。

二、理解钢结构设计使用年限、设计基准期和建筑寿命的概念

钢结构设计使用年限、设计基准期和建筑寿命的区别。所谓的设计的年限，通常是指在设计之初规定的时间之内，该项产品不会出现大的问题进行大型的维修，只需进行日常的维修保养即可，就能达到设计之初的设计理念。对于设计基准期，是指在设计的过程中确定活荷载代表值选用的时间参数，根据某一特定的区域与关系，进行不同年段进行统计，确定其失效率，最后定下基准。在我们这里提到的建筑的寿命，指的是建筑最终的使用时间，一般情况下，这个时间是按建筑开始，一直到完全报废退出历史的舞台的整个的时间。在我们的如今的钢结构设计中这几方面的参数数据是不可缺少的。

三、区分钢结构设计的承载能力极限状态和正常使用极限状态

承载能力极限状态是指结构或结构构件达到最大承载能力或出现不适宜继续承载的变形。正常使用极限状态指结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限。钢结构设计中，对承载能力极限状态进行严格的控制，保证结构不发生安全破坏；对正常使用极限状态，要结合建筑物的安全等级，使用功能等要求进行有效地控制。既满足建筑物的使用要求，又要兼顾建筑结构的经济性。

四、单层钢结构厂房设计注意事项

1.注意单层厂房的温度区段的分隔措施。随着我国工业建筑规模的扩大，近年来建成了一些特大面积的厂房，有的纵向长达数百米，有的横向十余跨相连。《钢结构设计规范》有关温度区段的分隔长度应按《钢结构设计规范》或《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的相关要求。纵向温度区段的分隔以双柱伸缩缝为宜，对有托架的厂房，也可采用铰接短钢柱或吊挂钢板支撑的构造来实现双柱伸缩缝。纵向温度区段的分隔如采用双柱伸缩缝会影响厂房的使用功能，以采用滑动支座的方法为宜。

2.注意单层厂房屋面支撑系统的布置。厂房屋面支撑系统保证了结构在安装和使用过程中的稳定性，提高结构的整体刚度，控制了屋面杆件的平面外计算长度以较少杆件的截面尺寸。屋面支撑系统包括横向支撑、纵向支撑、竖向支撑（仅用于梯形屋架）和系杆。

3.注意单层厂房柱间支撑系统的布置。厂房的柱间支撑保证厂房纵向的稳定和空间刚度，承受厂房所受纵向的风荷载、吊车荷载及地震力并传至基础，控制了柱的平面外计算长度以较少柱的截面尺寸。柱间支撑的设置除按规范要求满足其上述功能外，还要注意与屋面支撑系统相协调，与屋面支撑设在同一柱距内。对于屋面支撑形式，应首选十字形交叉支撑，这种支撑传力直接、构造简单、用料省、刚度大；对于柱间距与支撑高度比值大于2的上柱支撑，可采用人字型或八字型支撑以减少用料；当支撑位置处要考虑人员出入或放置设备，应考虑空腹式门形支撑，但这种支撑用料费、刚度差，所以柱间支撑，尤其是下柱支撑尽量设于无人员或设备的柱距处。

五、钢结构制图注意事项

钢结构的设计图纸和很多的设计图一样也是分为两部分，设计之初的设计图和施工图两部分，我们严格按照设计审核的相关的规定，图纸的设计者主要的方向是在设计图方面进行深入的钻研探索，钢结构的相关的施工单位根据实际的工程方向进行设计。在设计的过程中这两部分的设计人一定要进好工作的协调工作，互相渗透自己的思想理念，达成共同的目标，以保证工程的进度顺利地实施，最后达到工程的目的。

多高层建筑钢结构设计

在平面布置确定以后，进行竖向布置，在满足生产使用的要求下，确定纵、横向各自的框架体系，此时应注意:

1.当有水平动力荷载(或地震作用》时，各层间的刚度不宜有突然的改变。

2.多层框架钢结构工程结构整个建筑物，在纵、横两个方向的总刚度中心，应尽量接近总水平力的合力中心，此时可不考虑由水平力引起的扭矩。

3.使水平荷载的传力途径短捷可靠。

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