鋼結構設計規范大全11篇

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篇（1）

中圖分類號：G6420 文獻標志碼：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）專業和交通工程專業實踐性很強的主要專業課之一，對培養道路工程應用型人才起重要作用。課程主要研究路基路面的基本概念、設計原理、計算方法和施工管理技術等內容。由于公路工程技術的不斷發展，交通部在1995年后陸續頒布了《公路路基設計規范》（1995年）、《公路路基施工技術規范》（1995年）、《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》（1996年）、《公路排水設計規范》（1996年）、《公路瀝青路面設計規范》（2006年）、《公路改性瀝青路面施工技術規范》（1998年）、《水泥混凝土路面設計規范》（2011年）等。但是，全國多數高校所用的路基路面工程教材的出版跟不上規范更新的步法，規范中的新內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。如果完全依照現有教材講解，有些內容已經在道路工程實際設計或使用中不再適用，這樣的教學會對學生形成一種誤導。如果按照新出版規范授課，無論學生還是教師，都沒有可作為授課的合適教材，這就給課堂教學帶來極大困難。為此也有一些學者對這方面的教學內容進行了探討和研究[1-2]。

基于上述原因，針對新舊規范的不同之處，結合課程對應的不同授課學時要求和教育部關于土木工程專業建設的要求[3]，對2009版路基路面工程課程教學大綱[4]進行了修改。重點是教學內容的增減、教學方法的改變、作業布置方案的變化、習題課的增加等。根據瀝青路面結構設計和水泥路面結構設計的新規范[5-6]，重點介紹新規范中主要的修改內容，包括設計理論和設計方法，講解現行瀝青和水泥路面結構設計分析的詳細計算過程。通過對比論述，提醒學生注意新規范的修改之處對實際工程中道路設計結果的影響。根據上述修改內容，基于實際工程結構資料，編寫了多個適用的算例，方便學生學習使用。

一、基于新規范下教學內容的修改和增補

（一）瀝青路面設計章節教學內容的修改增補

1.新規范中修改內容簡介

較上一版規范（JTJ 014―97）《公路瀝青路面設計規范》，新規范[5]中新增內容主要表現在：

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

（2）采取防止早期損壞的技術措施，加強材料、混合料和路面結構組合設計的要求，增加柔性基層、貧混凝土基層等設計內容。

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

（4）路面厚度計算方法在參數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計內容。

（6）補充了水泥混凝土橋面瀝青鋪裝設計內容。

2.多層體系路面結構向三層體系轉換

由于最新規范的設計計算是基于配套出版或其他正式出版的路面結構設計軟件（如HPDS2011）而進行設計計算的，如果沒有這些軟件，路面結構設計就無從下手。換句話說，最新規范中在已知某些路面結構設計參數（如交通量、道路等級、設計年限、各層路面結構材料參數等）的基礎上，只介紹了如何基于軟件進行道路最終結構的調試和設計，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果的選擇。況且，最新出版的相關教材，也沒有再介紹如何利用手算方法進行多層路面結構的設計和計算。另外，以學校目前的教學條件，在授課過程中，還不能做到所有學生均配備計算機，加上軟件計算的中間過程學生不熟悉，無法更深層次地理解多層路面結構的理論設計過程，即使課程學習結束，對瀝青路面結構的設計也不會用手算。針對這些情況，筆者在最近幾年的授課中，為使學生學會用手算方法進行瀝青路面結構的設計計算，加深對瀝青路面結構設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換方法講解，這也是目前瀝青路面結構設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校教務處的精品課程網站上，作為結構設計計算的輔助資料供學生自由下載和打印。根據計算目的的不同，三層體系轉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：結合已知的三層體系彎沉諾模圖，將多層體系路面結構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。對應的具體換算公式為

（二）水泥路面設計章節教學內容的修改增補

1新規范中修改內容

較前一版規范相比，新規范[6]中新增內容有：

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

（2）考慮特重車輛和專用道路結構設計，增加了極重交通荷載等級。

（3）改進接縫設計及填縫材料的選型。

（4）完善連續配筋的裂縫間距和裂縫寬度兩個設計指標的計算公式。

（5）提高混凝土板錯臺量和接縫傳荷能力的評級標準。

（6）完善材料設計參數經驗參考值。

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

2新規范下水泥路面結構應力計算

由于規范中規定的水泥混凝土路面結構設計理論是采用設計驗算法，根據已知的交通量、道路等級、地區區劃，以及建筑材料等資料，初步擬定待設計結構組合，然后對該結構進行荷載應力和疲勞應力的分析計算，最后利用可靠度系數對結構進行應力的校核。新規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構的應力校核計算。新規范中對應水泥路面結構設計時的應力計算方法如下[6]。

（1）荷載應力。設計軸載在臨界荷位處產生的荷載疲勞應力σpr=krkfkcσps。

最重軸載在臨界荷位處產生的最大荷載應力σp，max=krkcσpm。

其中，σpm為最重荷載在四邊自由板臨界荷位處產生的混凝土板的最大荷載應力。

kr為考慮接縫傳荷能力應力折減系數，縱縫為設拉桿平縫時，kr=0.87～0.92（剛性和半剛性基層取低值，柔性基層取高值）；縱縫為設拉桿企口縫時，kr=0.76～0.84；縱縫為不設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，按公路等級查表16-24確定。

kf=Nνe為考慮設計基準期內荷載應力累計疲勞作用的疲勞應力系數。

特別的，設計軸載PS和最重軸載Pm在四邊自由板臨界荷位處產生的荷載應力（MPa）為：

σps=1.47×10-3r0.70h-2cP0.94s，

σpm=1.47×10-3r0.70h-2cP0.94m，

（3）極限狀態的校核。水泥混凝土路面“單層板”結構設計中，根據水泥路面結構設計的一些已知參數，查閱規范中相應的表格，選定待設計路面結構的可靠度系數，以及路面材料的彎拉強度標準值fr，在上面荷載應力和溫度應力計算的基礎上，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構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構各層進行重新擬定，并重復上述步驟進行計算。

關于水泥混凝土路面彈性地基“雙層板”“復合板”“有瀝青上面層”的水泥混凝土板的荷載應力和溫度應力，以及“加筋”水泥混凝土路面結構設計詳見最新規范。

二、教材選用和教學大綱的修改

（一）教材的選用

土木工程專業和交通工程專業培養方案中，都有路基路面工程這門課，分別為56和42學時。前幾年采用同濟大學出版社出版的教材[7]，瀝青路面結構設計新規范出版后，全國陸續出版了基于新規范編寫的教材，故兩年前已經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計規范》在2011年底才出版，目前使用的教材在水泥路面結構設計章節也還是舊的內容，為此，筆者負責編寫了補充講義，作為這部分教學內容的補充教材使用，使學生在校學習期間便能夠學到最新的技術規范、標準和先進的科技知識，實現了教學內容與科技進步、行業技術規范的緊密結合。

（二）教學大綱的調整

由于上述教學內容的增加和補充，致使2009年補充制定的路基路面工程課程教學大綱[3]與目前實際教學要求不符，為此將上述瀝青路面結構設計時涉及的多層體系換算教學內容增加到教學大綱中，約2學時?？紤]土木工程專業已提前開設彈性力學課程，講解了多層體系的理論分析內容，因此，在滿足瀝青路面設計章節總學時不變的前提下，在路基路面工程授課中減少了2學時路面結構彈性多層體系理論分析的授課內容。

對水泥混凝土路面結構設計章節，由于新規范中的設計理論基本沒變，只是對應的計算公式發生了變化，故將原來的授課內容進行相應的替換即可，授課學時基本不變。

另外，由于新規范出版后路面結構設計內容和計算項目的增加，原來教學大綱中的習題課學時（4學時）已經不能滿足授課需求。為了增加習題課授課學時，針對土木工程專業和交通工程專業的學生，從2010年開始另外增開了32學時的路基路面檢測選修課，其中有一部分試驗教學內容和路基路面工程課程類似，經學科組討論決定，將原來課程中試驗部分的授課學時（約4學時左右）減少2學時，用于增加瀝青和水泥路面結構設計的習題課學時。

三、結語

根據教育部下發的有關普通高等學校本科專業建設的要求和內蒙古工業大學教學大綱文件中關于課程建設的要求，課題組對最新出版規范進行研究。經過學院教學委員會的同意，對路基路面工程課程的授課內容和教學大綱作了部分修改和調整，涉及的內容有以下4點：

（1）增加了瀝青路面結構設計章節中多層體系換算的授課教學計劃，對應地減少了路面結構彈性多層體系理論分析的授課學時。

（2）根據最新規范，對水泥混凝土路面結構設計章節的內容全部進行替換。

（3）增加路面結構設計章節中的習題課授課內容，同時減少路基路面工程課程中試驗方面的授課學時。

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

另外，還將已經購買的正版HPDS2006路面設計軟件升級到HPDS2011，方便按最新規范進行演示教學。在2009級學生的實踐和調查回訪中，學生普遍反映教學效果良好，說明基于最新出版規范，對路基路面工程課程教學內容的改革有利于提高教學質量。

參考文獻：

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

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

[3]內蒙古工業大學理論課教學大綱（土木工程學院道交系部分）[Z].2009.

[4] 教育部高等教育司.普通高等學校本科專業目錄和業介紹[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瀝青混凝土路面設計規范[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計規范[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：同濟大學出版社，2006.

[8] 鄧學均.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

門式剛架以質量輕、施工周期短、柱網布置靈活、綜合效益高的特點在工業廠房中得到廣泛的運用。對于此類結構的計算，《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》適用于主要承重結構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構。平時遇到的門式剛架結構形式的煉鐵、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程的使用范圍，如何使用程序合理參數計算此類大噸位吊車結構是值得我們去探討的問題。

有大噸位吊車的門式剛架結構類型一般下柱采用格構式截面，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）。從這類結構安全性考慮，提供以下建議，供設計人員參考。

圖一

2、 規范的選用

吊車起重量大于20噸的門式剛架類型的鋼結構廠房，已超出了門式剛架規程適用范圍，應按鋼結構設計規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，應該按壓彎構件計算；由于鋼結構設計規范中梁是按純受彎構件進行計算，不會考慮軸力的影響，且鋼結構設計規范沒有具體給出變截面梁壓彎構件計算公式，如果仍按鋼結構設計規范計算，有些不妥，應該按壓彎構件驗算強度和穩定，因此建議屋面梁按門式剛架規程計算公式進行驗算。

3、 柱計算長度

鋼結構設計規范5.3.4條規定了單層廠房階性形柱的計算長度的計算方法。 當粱與柱剛接連接時，采用鋼結構規范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是根據柱頂能移動但不轉動，柱底固接，各階柱線剛度確定的計算長度系數。一般實腹柱與實腹梁剛度很難達到這種約束條件，這樣可能會導致各階柱計算長度系數偏小的情況，計算結果偏不安全。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為鉸接，按照鋼結構規范附表D-3、D-5鉸接排架柱確定柱的計算長度系數驗算柱的穩定，這是一種偏安全的處理辦法，當然精確的計算需要靠有限元方法來完成。

4、 側移的控制

門式剛架規程規定有吊車駕駛室剛架柱頂位移設計值限值為1/400，鋼結構設計規范附錄A.2規定風荷載標準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、風荷載）大于20噸的吊車的剛架柱頂位移設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，如果柱頂位移控制在1/400需要截面做得很大，顯得很不經濟，我們可以參考建筑抗震規范框架的位移1/250控制。

吊車梁頂面處由一臺吊車水平荷載所產生的變形，鋼結構規范只對A7、A8重級吊車廠房作了規定：Hc/1250（按平面結構圖形計算），對輕、中級沒有做具體規定。輕、中級吊車梁頂面處變形設計人可根據具體情況和以往的經驗靈活把握，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、 結語

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

參考文獻

(1) 門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程［M］.CECS102:2002.中國計劃出版社，2003.

篇（3）

關鍵詞臨時立柱 臨時立柱基礎 連系梁截面

中圖分類號：TU921 文獻標識碼：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，本站兩側區間為盾構區間，盾構機從北向南過站。車站位于紅星路-府青路與建設北路-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，A出入口及1號風道部分處于機動車路面下的圍護結構采用蓋挖法施工。

A出入口及1號風道長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。圍護結構平面布置圖如下圖所示：

2臨時立柱和連系梁設計

2.1臨時立柱截面設計

臨時立柱根據《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-2012）按軸心受壓構件計算，其軸向力設計值：

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

臨時立柱采用格構柱截面采用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.

因此格構柱自重：

聯系橫梁采用槽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：

根據里正深基坑的計算結果：第一道混凝土支撐的最大軸力標準值N=328.73kN，第二道鋼支撐的最大軸力標準值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：；

立柱計算長度：

根據《鋼結構設計規范》(GB50017-2003)的規定：

根據《鋼結構設計規范》(GB50017-2003)5.1.3條查型鋼表L125X125x14如下圖所示的截面特性：

， ,,

根據材料力學知識計算該組合截面的慣性矩：(格構柱截面400x400)

《根據鋼結構設計規范》(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《鋼結構設計規范》(GB50017-2003)5.1.3-3式）

根據《鋼結構設計規范》(GB50017-2003)表5.1.2對于格構柱的截面分類對X,Y軸均為b類。

采用Q235B級鋼，查《鋼結構設計規范》(GB50017-2003)附表C-2

軸心受壓構件的穩定性系數：

根據《鋼結構設計規范》(GB50017-2003)5.1.2式）計算穩定性：

(穩定性滿足要求)

根據《鋼結構設計規范》(GB50017-2003)5.1.1式）計算強度：

（強度滿足要求）

結論：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的格構柱滿足要求。

2.2臨時立柱基礎設計

根據《建筑樁基規范》(JGJ94-2008)（5.3.6式）單樁承載力標準值：（立柱樁徑為1200mm，根據≤建筑樁基規范≥(JGJ94-2008)屬于大直徑樁）

根據≤建筑樁基規范≥(JGJ94-2008)表5.3.6-2（碎石類土層），大直徑樁側阻，端阻尺寸效應系數分別為：

樁周長：

根據《成都地鐵3號線詳細勘察階段一號橋站巖土工程勘察設計參數建議值表》：樁的極限側阻力和端阻力的標準值分別為：，立柱軸向力設計值為：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連系梁的設計

第一道臨時聯系橫梁采用兩道槽40C鋼。

聯系梁跨度取L=5.0m

聯系梁自重:

聯系梁上作用混凝土撐（截面600X800）傳來集中力（取聯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：

第二道臨時聯系橫梁采用兩道槽40C鋼。

聯系梁跨度取L=5.0m

聯系梁自重:

聯系梁上作用鋼支撐（直徑609，壁厚14mm,傳來的集中力（取聯系梁段第二道鋼支撐軸力標準值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：

滿足要求。

參考文獻

[l] 《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）

[2] 《建筑樁基規范》(JGJ94-2008)

篇（4）

中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：

引言

預應力外包U型鋼混凝土組合梁結構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，然后截面內部填充混凝土作為T行梁的肋部，翼緣為現澆混凝土板，使用后張法施工在受拉區施加預應力，使構件起拱以滿足控制裂縫寬度和滿足更大跨度的要求。外包鋼與內部混凝土變形協調，共同受力。這種結構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，改善了結構的延性，使其整體穩定性優于鋼結構和型鋼混凝土組合結構；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，針對預應力外包鋼混凝土組合梁的研究已經得到國內外工程界的廣泛關注，本文在此情形下建立了預應力外包U型鋼混凝土組合梁正截面受彎承載力的計算公式，具有現實意義。

計算的基本假定

根據《鋼結構設計規范》和《混凝土結構設計規范》的有關規定，現對預應力外包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。橫向剪應變為0，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力取等效矩形應力，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，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，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填充了混凝土而不易發生鋼梁的局部破壞和側向屈曲。

三、極限抗彎承載力的計算

基于以上假定，根據構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

圖1 彎矩作用下組合梁正截面應力形式（1）

此時滿足條件：

其中：——受壓鋼筋屈服強度

——預應力鋼筋抗拉強度設計值

——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

——混凝土等效矩形應力系數。當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

——預應力鋼筋面積

——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，混凝土受壓區高度為：

對中和軸取矩得到預應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

圖2 彎矩作用下組合梁正截面應力形式（2）

此時滿足條件：

由力的平衡條件：

此時，混凝土受壓區高度為：

對中和軸取矩得到預應力組合梁的極限受彎承載力：

其中：——受拉區預應力鋼筋至受拉邊緣的距離

結論

根據以往對梁的實驗和理論分析來看，梁的破壞形態有三種：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，本文根據鋼結構設計規范和混凝土結構設計規范的要求推導出的公式是合理的。

參考文獻

GB50010-2002 混凝土結構設計規范【S】.北京：中國建筑工業出版社，2002

GB20017-2002 鋼結構設計規范【S】.北京：中國建筑工業出版社，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文獻標識碼：A文章編號：

一、引言

隨著我國經濟的迅速發展及鋼材產量的日益增加，鋼結構長廊在建筑行業得到廣泛的應用。鋼結構一方面可長廊化制作，減少現場施工的工作量，施工周期短，同時由于其自重輕、結構荷載小，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，與鋼筋混凝土結構相比結構斷面小，在長廊布置中可以節省一部分空間，更容易滿足工藝靈活布置的要求。根據現行《鋼結構設計規范》的規定，承重結構應進行承載能力極限狀態和正常使用極限狀態的設計，而承載能力極限狀態包括構件與連接的強度破壞、疲勞破壞和因過渡變形而不適應繼續承載，結構和構件喪失穩定，結構轉變為機動體系和傾覆；正常使用極限狀態包括影響結構、構件和非結構構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。然而一般設計人員多關注結構的強度與變形問題，對結構穩定問題的關注程度遠遠不夠。根據筆者在鋼結構設計中的一些經驗，認為一個成功的玻璃長廊鋼結構設計必須解決好其穩定設計及構造措施的問題，且在使用規范過程中尚應避免孤立或片面地對規范條文進行理解。

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（標高+21.700m）與FL.05（標高+23.700m）開始，但在N-X軸線以北存在一部分從FL.01（標高+0.00m）開始的玻璃罩。

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

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

二、線彈性的分析

對于支承玻璃罩的鋼結構系統，進行了豎向荷載、風荷載、地震作用、溫度作用以及支承鋼結構系統的下部混凝土結構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，鋼結構系統的變形如下圖所示，其最大撓度為41mm，為其跨度（21m）的1/512，滿足規范不大于1/400的要求。

（2）在風荷載和地震作用下，鋼結構的變形見下圖，在風作用下的最大側移為27mm，層間位移角為1/407，滿足《鋼結構設計規范》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移為3mm，層間位移角為1/3667，遠小于抗震規范的限值1/300。

風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，鋼結構中產生的軸力分布見下圖，產生的最大軸力為251.923kN，此軸力在截面上產生的應力僅為3.5MPa，可見溫度變化對于鋼結構系統的影響很小。

（4）鋼結構系統的下部裙房兩部分之間在風荷載和地震作用下產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構中產生的軸力見下圖，兩種情況下產生的最大軸力分別為9.87kN和8.93kN，此軸力在截面上產生的應力分別為0.144Mpa和0.131MPa，可見由于下部相對變形較小并且上部鋼結構系統的相對剛度較小，下部結構相對變形在上部鋼結構中產生的應力基本上可以忽略不計。

風荷載作用下底部位移差產生的軸力 地震作用下底部位移差產生的軸力

三、鋼結構整體穩定性的分析

穩定性是鋼結構設計中的一個突出問題，在各種類型的鋼結構設計中，都會遇到穩定問題。該問題也是鋼結構設計中急待解決的主要問題，一旦出現了鋼結構的失穩事故，不但對經濟造成嚴重的損失，甚至會造成人員的傷亡，所以我們在鋼結構設計中，一定要把握好這一關。目前，鋼結構中出現過的失穩事故大多由于設計者的經驗不足，對結構及構件的穩定性能不夠清楚，對如何保證結構穩定缺少明確概念，造成結構設計中出現不應有的薄弱部位。因此，在設計中應該明確在鋼結構穩定設計中的一些基本概念，才能更好地處理鋼結構穩定問題。

由于鋼結構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構支柱若要按照《高層民用剛結構技術規程》JGJ-99-98中框架柱長細比要求進行設計的話，構件斷面需要邊長為1300mm的鋼管柱，但承載力富余非常大。而從裙房混凝土結構屋面升起的鋼結構柱，構件斷面僅需要邊長為600mm的鋼管柱。為了建筑美觀、同時也為了節省造價，避免不必要的浪費，統一將所有鋼結構支架柱取為斷面為600mm的鋼管柱。鋼架構支架的整體穩定以及鋼結構支架柱的桿件穩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，為了真實反映結構的屈曲特性，將鋼結構桿件進行細分，所有細分后的單元長度都不超過1米。

為了驗證鋼結構系統的整體穩定性，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生第一階屈曲時的荷載系數如下表所示：

荷載組合工況 第一階屈曲模態的荷載系數

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

上表中荷載系數的意義是：在該種荷載工況作用下，發生屈曲時所需施加的荷載是已經施加的荷載的倍數。通常荷載系數大于10就可以認為結構整體穩定沒有問題，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都遠大于10，因此鋼結構系統的整體穩定性沒有問題。

四、結論

從上面的分析結果可知：該支承玻璃長廊的鋼結構支架系統，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下玻璃長廊的使用要求。另外，通過鋼結構整體穩定驗算，不僅保證了鋼架構支架的整體穩定和支架柱的桿件穩定，同時避免了按照規范要求所導致的構件斷面過大，不美觀、不經濟的問題。

參考文獻

[1] 《鋼結構鋼結構設計規范》（GB50017-2003）

[2] 《門式剛架輕型房屋鋼結構剛結構技術規程》（CECS 102:2002）

[3] 夏志斌,潘有昌 結構穩定理論. 高等教育出版社. 1988.

[4] 陳紹蕃.鋼結構穩定設計指南. 中國建筑工業出版社，1995.

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關鍵詞：軸心受壓柱；箱型焊接截面；整體穩定；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 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2010）36-0157-03

0引言

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

1壓桿缺陷的影響

軸心受壓鋼構件極限承載力的設計計算是以現實鋼壓桿缺陷為前提，以強度、穩定理論為基礎建立起來的?，F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。力學缺陷包括屈服點在整個截面上并非均勻以及存在殘余應力。上述缺陷中對壓桿性能影響最大的是初始彎曲和殘余應力。初彎曲的存在使軸心壓桿喪失穩定的性質發生了改變，這里不再累述。

殘余應力在壓桿截面內的分布變化多端，它既和軋制后的冷卻、焰割、焊接等過程有關，也和材料厚度和截面組成形式有關。同一型式但尺小不同的截面，殘余應力分布還會有不小的差別，如軋制H型鋼翼緣的殘余應力有時更接近于線性分布。軋制型鋼殘余應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力。如果它的位置在截面的邊上，和它相平衡的殘余壓應力又不大，則殘余應力對壓桿的不利影響就不顯著。由于焊接殘余應力的大小和材料屈服點無關，材料強度很高的焊接截面（f>430N/mm2）的殘余應力可能達不到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。殘余應力對壓桿性能的影響程度，主要取決于殘余壓應力的大小，它的變化情況、分布寬度以及在截面上占據的部位。原因是殘余壓應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，測定其殘余應力及極限承載力，試件的截面尺寸及主要參數如表1、圖1所示。從圖表中可以顯示上述箱型焊接截面殘余應力的分布情況。本文應用文獻試驗數據，用以第3節進行有限元模型計算對比。

2軸心受壓鋼構件受力性能

2.1 軸心壓桿的失穩形式

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

NE=π2EI/L2（1）

是桿件能夠繼續保持直線平衡形式的極限荷載，達到這一荷載后桿件就發生彎曲變形。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，即里扭轉屈曲：

N=（GIt+）（2）

式中：GIt是桿自由扭轉剛度；EIω是桿約束扭轉剛度。i0是截面關于剪心的極回轉半徑。

一根具體的軸心壓桿，達到承載能力的極限狀態時究竟呈彎曲屈曲還是扭轉屈曲，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，有可能出現能出現N

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

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）計算的扭轉屈曲臨界力，ys為剪心坐標。

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，使臨界荷載總是低于彎曲屈曲臨界力，也低于扭轉屈曲臨界力。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 軸壓構件極限承載力的設計計算

對軸心受壓構件的穩定計算采用多條柱子曲線開始于上個世紀七十年代。

美國里海大學（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條曲線經統計得出；曲線2由70條曲線經統計得出；曲線3由12條曲線經統計得出。

112條曲線都考慮了初彎曲和殘余應力，采用最大強度理論得出[4]。美國鋼結構協會（American Institute of Steel Construction）在其頒布的規范[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。歐洲標準化協會（European Institute for Stand-ardization）于2005年頒布了鋼結構設計規范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規定其28個成員國應在2010年之前全面修改本國的設計條文，以符合EN1993的規定。

EN 1993推薦了5條柱子曲線用于軸心受壓構件的設計。我國鋼結構設計規范GB50017[2]是在1988年頒布的鋼結構設計規范的基礎上修改而成。

新規范在保留老規范的3條柱子曲線的基礎上增加了第4條柱子曲線用于厚板截面的設計。

我國鋼結構設計規范GB-50017，軸壓構件承載力的設計公式為：

NRd=φAf

其中f為鋼材的強度設計值，整體穩定系數φ如圖所示

為了使用方便，φ曲線還應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果，即：

（1-φ）（1-λ2φ）=a（λ-0.2）λ （5）

或

φ=（6）

對于歐鋼協的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力很高。歐鋼協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。結合我國的應用情況，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式截面都歸入b曲線。因此b曲線將是設計中用得最多的曲線。

2.3 軸壓構件極限承載力的設計計算比較

設計計算算例：fy=345MPa，E=2.1×1011Pa，長細比λ=30，80，150，按照美國鋼結構設計規范（AISC 360-05），歐盟鋼結構設計規范（EN1993）和我國鋼結構設計規范計算得到的整體穩定系數如表2所示。

由表中數據的比較可見，在工程常用的λ=80時，AISC規范的柱子曲線介于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屈服準則和雙線性隨動強化BKIN模型模擬理想彈塑性鋼材本構關系。

殘余應力采用文獻[3]實測殘余應力值如表1所示 ，建立初始應力文件，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力值。

有限元計算得到的典型試件的極限變形狀態（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果的對比如表3所示，其中，test為試驗值，RS表示采用殘余應力分布模式用有限元計算得到的結果。

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

4結論

通過對上述軸壓鋼構件受力性能與設計計算的研究，可以得到以下結論：

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

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

③通過有限元模型計算結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力的有限元分析可以準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部.規結-4-54，鋼結構設計規范試行草案[S].1954.

[2]GB 50017-2003 中華人民共和國建設部. 鋼結構設計規范[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.

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中圖分類號：TU391文獻標識碼：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軸線跨內設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軸線跨內設有兩臺中級軟鉤電動梁10T吊車；3～4軸線跨內設有兩臺中級軟鉤橋式20T/5T吊車；7～8軸線跨內設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，牛腿標高均為8.200。頂棚廠房及廠房標高1.200以下為磚墻，頂棚廠房及廠房標高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的通風器，具置見建筑施工圖，檐口標高為13.000，軸線1，4、5及8設有組織內天溝排水，屋面排水坡度8％。

結構設計

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》產品樣本，其中：（a）、“中級軟鉤橋式30T/5T”依據“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“中級軟鉤橋式10T、5T吊車”。

⑹、抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g：第一組。

2.2 結構選型

根據建筑設計和使用要求，此工程的結構安全等級為二級。

㈠、《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程――總則》1.0.2本規程適用于主要承重結構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構的設計、制作和安裝。因此本工程1～4軸線處剛架已經超出《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》的規定，按參照《鋼結構設計規范》剛架的規范檢驗需滿足《建筑抗震設計規范》GB50011-2010的相關說明，開始方案選型時,①選用格構式鋼柱（ 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采用上下統一的截面，經過比較，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構技術規程》。

㈡、此工程原方案設計橫向180m未設溫度伸縮縫，然而參照《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》的規定：4.3.1門式剛架輕型房屋鋼結構的溫度區段長度（伸縮縫間距）應符合下列規定：縱向溫度區段不大于300m，橫向溫度區段不大于180m，設置雙柱。（詳見附圖一）

㈢、參照《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》的規定：4.5.2支撐和剛性系桿的布置宜符合下列規定：7 在設有帶駕駛室且起重量大于15t橋式吊車的跨間，應在屋蓋邊緣設置縱向支撐桁架。（詳見附圖二）

㈣、在《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》的規定：6.5.3剛架柱間支撐的內力，應根據該柱列所受縱向風荷載，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構技術規程》的規定：8.2.5 構件的安裝應符合下列規定： 10 剛架和支撐等配件安裝就位，并經檢測的校核幾何尺寸確認無誤后，應對柱腳底板和基

礎頂面之間的空間采用灌漿料填充。二次灌漿的預留空間，當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構技術規程》CECS 102：2002與《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》CECS 102：98不同之處。

2.3設計計算

此工程采用PKPM-STS 鋼結構設計軟件進行分析，該軟件經過專家鑒定，目前在眾多設計院使用，該軟件是安全、可靠的。該程序進行內力和位移的分析、計算，而且許多設計參數要認為設定，除生成結果文件pk11.out但是好多同行僅看配筋包絡和鋼結構應力比圖，往往忽略超限信息輸出。

2.4結果分析

由于本工程1～4軸線處剛架已經超出《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》的規定，這樣在梁應力及撓度滿足《鋼結構設計規范》，規范檢驗的前提下，梁柱截面――腹板高厚比，翼緣的寬厚比還應滿足《建筑抗震設計規范》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構技術規程》。

三，結論

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

參考文獻

主編單位：中國建筑金屬結構協會建筑鋼結構委員會中國建筑標準設計研究所

門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程（CECS 102:2002）。北京：中國計劃出版社，2003

中華人民共和國建設部主編，建筑結構荷載規范（GB 50009-2001）。北京：中國建筑工業出版社，2002

中華人民共和國建設部主編，建筑抗震設計規范（GB 50011-2010）。北京：中國建筑工業出版社，2010

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

1 目前鋼結構井架常用的計算方法

1.1 傳統的計算方法

以前鋼井架的計算大多將其簡化為平面桁架結構，對荷載進行簡化和分析，然后根據鋼結構設計規范進行計算。這種計算方法，對于規則的井架結構，計算精度尚能滿足要求。但對于稍微復雜的鋼結構井架來說，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 現代鋼井架的設計方法

隨著計算機技術的發展，國內外能夠進行鋼結構設計的軟件如雨后春筍般開發出來。和傳統的計算方法相比，這些軟件都可以空間建模，實現空間井架結構的計算與分析。SAP2000軟件被譽為結構分析與設計軟件的常青樹，SAP是“Structural Analysis Program”的縮寫，從它的縮寫也可以看出，該軟件主要應用于結構的設計與分析。

2 基于SAP2000的鋼井架結構設計

2.1 SAP2000簡介

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

2.2 基于SAP2000的鋼井架結構設計

某煤礦礦井，擬設計井架為單斜撐式鋼井架，單繩提升。擬設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于天輪平臺之上，天輪平臺為井架主要受力部位，設計天輪平臺采用40號工字鋼作骨架。

2.2.1 計算的一般規定

《礦山井架設計規范》5.1.1明確說明，井架結構的荷載效應可按彈性理論分析[3]。井架Y構上的荷載，對不同工況進行分析，取最不利工況作為結構分析的荷載工況。根據《礦山井架設計規范》，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構，建模時將平臺護欄等構件略去不計。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，幾乎涵蓋了目前結構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 井架結構線性靜力分析

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現，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 鋼結構截面優化設計

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

3 結語

SAP2000軟件界面友好，具有交互優化設計功能，在構件截面設計中優勢明顯。利用SAP2000進行礦山鋼井架結構設計，操作簡單，設計人員極易掌握。在今后的井架結構設計中，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

鋼框架結構分為無支撐的純框架和有支撐框架。其中有支撐框架根據抗側移剛度的大小，分為強支撐框架和弱支撐框架。對應不同的框架類型，采用不同的計算長度系數公式。那么我們首先應該確定框架的類型。

無支撐的純框架指未設置任何支撐的框架結構，它的失穩形式屬于有側移失穩。強支撐框架指以無側移模式失穩的框架。弱支撐框架是指抗側移構件的抗側剛度不足以使框架發生無側移失穩的框架，它的失穩形式同樣屬于有側移失穩。此處，又引出了另外一個概念，框架的失穩模態。那么如何判斷結構的失穩形式呢，《鋼結構設計規范》的條文解釋對此做了說明，在無側移失穩時，橫梁兩端的轉角大小相等方向相反；有側移失穩時，橫梁兩端的轉角大小相等而且方向亦相同。

根據《鋼結構設計規范》，當支撐結構（支撐桁架、剪力墻、電梯井等）的側移剛度（產生單位側傾角的水平力）滿足公式

的要求時，為強支撐框架。當支撐的側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移框架和有側移框架柱計算長度系數算得的軸壓桿穩定承載力之和。本公式的本意是對支撐部分和框架部分分擔水平力的比例進行界定。當支撐抗側剛度足夠大，即滿足本公式，框架分擔的水平力可以忽略不計，框架因不承擔水平力而無側移。對于有側移框架和無側移框架的定義，其實是針對雙重抗側力結構體系中的框架，根據其水平力的分擔比例來劃分的。多、高層建筑通常采用框架+支撐的雙重體系。在雙重抗側力結構中，框架承受的總水平力足夠小，則可以假設所有的水平力都由支撐機構承受，框架本身不承受水平力，從而這個框架可以看作無側移框架即強支撐框架。不滿足上述規定的框架—支撐結構體系中的框架，則是有側移框架即弱支撐框架。

下面，我們再來判別框架柱的設計法。目前，規范規定的框架柱的設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構變形對內力產生的影響，根據未變形的結構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生的內力，然后將框架柱作為單獨的壓彎構件進行設計。此時所得變形和荷載間呈線性關系，需要對框架柱進行一階線性內力分析和穩定計算。而框架在平面內的穩定計算則用框架柱的計算長度來考慮與柱相連構件的約束影響。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，即考慮結構變形對內力產生影響的效應（二階效應）。其荷載與所得變形間呈非線性關系，框架在平面內的穩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，結構構件被假定為無缺陷的理想構件。所以，為求得真實的結構內力，尚需考慮存在于結構中的各種缺陷，如框架柱的安裝誤差、初彎曲和殘余應力等。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）統一體現。因此規范規定，應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、每層內柱數和柱長細比，并給出相應的修正系數。綜上，。其中，為第樓層的總重力荷載設計值。為框架總層數，研究表明，框架層數越多，構件缺陷的影響越小，且每層柱數的影響亦不大。為鋼材強度影響系數，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，應按有側移框架考慮，但也需要先用《鋼結構設計規范》第3.2.8條判斷框架是否宜用二階分析。當符合式時，說明框架結構的抗側移剛度較小，不可忽略側移對內力分析的影響，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。

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按《鋼結構設計規范》附錄D無側移框架柱的計算長度系數確定。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。當橫梁與柱鉸接時，取橫梁線剛度為零，即=0。當橫梁的慣性矩很大，即，或時，它近似于橫梁與柱剛接，取=10。對于底層框架柱，當柱與基礎鉸接時，取=0，當柱與基礎剛接時，取=10。

對于弱支撐框架，可直接計算出框架柱的軸壓桿穩定系數進行計算。。式中，、分別是框架柱用《鋼結構設計規范》附錄D中無側移框架柱和有側移框架柱計算長度系數算得的軸心壓桿穩定系數。

綜上，我們在進行鋼框架柱的設計時，應先判斷出框架類型。對于無支撐框架，應先分析宜采用一階彈性分析法還是二階彈性分析法。當采用一階彈性計算內力時，框架柱計算長度系數按有側移框架柱確定；當采用二階彈性分析計算內力時，框架柱計算長度系數取1.0，但每層柱頂應附加假想水平荷載。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按無側移框架柱的計算長度系數確定。對于弱支撐框架，則直接計算出框架柱的軸壓桿穩定系數進行計算。

參考文獻

1，《鋼結構設計規范》（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 文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2012）02-

門式剛架結構以其自重輕、跨度大、施工周期短等優點，早已成為建筑結構中應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構形式也得到越來越多的應用。

但是，對于設計人員而言，這種結構類型目前還沒有相應的規范、標準可以參照，這給設計工作帶來了很多麻煩，特別是對設計經驗不豐富的新手，如果對這種結構體系認識不清楚，盲目著手設計，可能會使結構存在很多安全隱患，甚至造成結構傾覆、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，業主希望采用混凝土柱---輕鋼屋蓋結構，檐口高5m，圍護墻為磚墻。

建筑方案初步定為：現澆混凝土柱，縱向柱距7.5m，柱外側貼砌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、結構平面布置

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

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

這類混合結構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構在豎向荷載作用下，柱頂不產生水平推力及由水平推力產生的柱頂水平位移，柱底也無彎矩，柱子受力簡單，內力較小，基礎面積也較小，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構在豎向荷載作用下，柱頂會產生一定的推力和水平位移，在計算和分析時比較復雜，但結構形式比較簡單，制作和施工難度小，工程造價也相對較低。

結合本工程的特點及業主的要求，確定采用等截面人字形實腹鋼梁。

4、梁柱節點設計

排架柱采用現澆混凝土柱，柱底剛接。

柱頂與鋼梁的節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的抗彎剪能力，兩者的連接也很難達到剛接要求，且節點設計和施工都比較復雜，故一般不采用剛接，而使用鉸接形式。

按鉸接形式設計時，人字形鋼梁相當于兩端鉸接的折線拱，應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，剪力由焊接于節點板底的抗剪鍵承擔，也有采用柱頂埋設預埋鋼板的方法與鋼梁拱腳連接。

對于較大跨度結構，柱頂水平推力較大，會導致柱底彎矩和柱配筋很大，基礎面積也會偏大，提高了工程造價。本工程中倉庫的跨度為30m，屬于較大跨度結構，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拉桿來承受其產生的水平推力。梁柱節點采用4M30錨栓鉸接，拉桿可采用圓鋼或油浸鋼絞線。

5、建模計算和規范選擇

這類結構的設計仍可采用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，設計時不能簡單的把門式剛架的鋼柱替換為混凝土柱，應采用混凝土柱與鋼梁整體建模分析，并以整體分析的結果來設計基礎、混凝土柱的配筋與鋼梁。若把混凝土柱和鋼梁分開進行設計時，往往給設計結果帶來安全隱患。

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，程序會自動根據整體分析的結果，按照《混凝土結構設計規范》進行混凝土柱配筋、驗算，按照選定的鋼梁構件驗算規范進行鋼梁的驗算，在布置基礎的情況下，也能同時根據整體分析柱底力完成基礎的計算。

這類結構已經超出門規的使用范圍，參數設置時，應將結構類型選擇為“單層鋼結構廠房”，本工程位于8度地震區，選擇“考慮地震作用計算”，程序會自動按照抗震規范的規定進行控制?；炷林鶓础痘炷两Y構設計規范》進行設計，滿足其相應要求，鋼梁應滿足《鋼結構設計規范》相關要求。

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，所以此處可較鋼結構設計規范的撓度控制指標（L/400）適當放寬到L/250。

6、支撐布置

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

7、圍護墻、隔墻設計

本工程位于8度區，有抗震設防要求，圍護墻和隔墻應符合下列要求：

⑴砌體隔墻與柱宜脫開或柔性連接，并采取措施使墻體穩定，隔墻頂部設現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。

⑶砌體圍護墻在門洞口上設一道圈梁，當圈梁被門窗洞口截斷時，在洞口上部增設相同截面的附加圈梁。附加圈梁與圈梁的搭接長度不應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構造要求在梁底加筋。

⑷山墻沿屋面應設鋼筋混凝土臥梁，并與屋架端部上弦標高處的圈梁連接。

⑸圈梁的構造應符合下列規定：

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轉角處柱頂圈梁在端開間范圍內的縱筋采用4φ14，轉角兩側各lm范圍內的箍筋采用φ8@ l00；圈梁轉角處增設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，山墻臥梁應與屋面板拉結；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、結語

雖然這類混凝土柱鋼梁的結構形式越來越多見，但所有規范均未明確規定其設計方法和構造要求，設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，鋼結構設計規范，中國建筑工業出版社，2003

[2] GB50010-2010，混凝土結構設計規范，中國建筑工業出版社，2010

[3] GB50011-2010，建筑抗震設計規范，中國建筑工業出版社，2010

[4] CECS102：2002，門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程，中國計劃出版社，2003

篇（11）

引言

伴隨著我國經濟的快速發展，鋼結構房屋尤其是輕鋼屋面結構以其自重輕，跨度大、屋面下部空間大等優點應用日益廣泛，輕鋼屋面結構形式有鋼屋架結構、鋼梁結構、圓管屋架結構、空間網架結構等。本文將介紹以鋼梁和檁條作為主受力桿件的輕鋼屋面，簡述其設計過程，總結其常見的問題和處理辦法。

輕鋼屋面結構設計設計依據

-輕鋼屋面結構設計依據：《鋼結構設計規范》GB50017-2003、《混凝土結構設計規范》GB50010-2010、《建筑抗震設計規范》GB50011-2010、《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB50205-2002、《建筑結構荷載規范》GB5009-2001(2006年版)等規范。

輕鋼屋面結構設計設計內容

1、輕鋼屋面荷載的選?。阂话惝斘菝鏌o特殊要求時，采取彩鋼板作為屋面維護結構時，可取恒荷載標準值為0.3kN/m2，活荷載可依據按不上人屋面考慮取值0.5kN/m2,，依據屋面的有無積灰荷載和當地自然環境因素考慮雪荷載，此時設計時應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。屋面風荷載可依據《建筑結構荷載規范》對應章節進行取值設計。

2、屋面鋼梁與混凝土柱的連接形式：依據筆者的設計經驗，當屋面跨度不大于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，這樣設計較為合理經濟。施工過程中鋼梁與混凝土柱鉸接很好實現。因混凝土與鋼材的材料性質、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此處節點剛接，或在混凝土柱頂四周預埋厚度不小于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此處節點剛接。

3、輕鋼屋面結構主要受力構件設計：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，主要受力構件為檁條、鋼梁。

（1） 檁條的設計

檁條可分實腹式檁條和格構式檁條。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。格構式檁條為平面桁架式、空間桁架或下撐式檁條。實腹式檁條一般應用于檁條跨度不大于9m的屋面，格構式檁條應用于檁條跨度大于9m的屋面。檁條設計時一般按單跨簡支構件設計；當檁條跨度在4m~6m時，應在檁條跨中位置設置拉條或撐桿；當檁條跨度大于6m時，應在檁條跨度1/3處各設一道拉條或撐桿。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、風荷載、檁條自重。在活荷載的取值時需要注意的是當雪荷載小于0.5 kN/m2,，且檁距小于1.0m時，應驗算1kN（標準值）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、穩定性、變形的驗算。當屋面維護結構能阻止檁條側向位移和扭轉時，檁條的整體穩定性可不驗算。變形驗算可按照《鋼結構設計規范》附錄A 表A.1.1取撓度容許值[VT]≤1/200。

（2） 鋼梁的設計

因鋼梁與柱頂的連接形式不同，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依據其受力情況來做截面設計：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、穩定性、變形的驗算。強度按照相關公式進行即可，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力驗算；穩定性須通過構造措施來滿足，例如在鋼梁兩側設置加勁肋、隅撐、系桿；變形可按照《鋼結構設計規范》附錄A 表A.1.1撓度容許值驗算。

（3） 節點設計

節點設計包括：鋼梁之間的連接節點和鋼梁與混凝土柱的連接節點設計。

因考慮到構件運輸及安裝，當鋼梁長度小于12m時，各節點可通過在加工場地焊接完成后運輸到現場進行吊裝，減少因鋼梁之間連接的高空做業的危險；當鋼梁長度不小于12m時，鋼梁之間一般通過摩擦型高強螺栓連接，所以鋼梁的節點設計有螺栓連接、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《鋼結構設計規范》8.2和8.3章節考慮焊縫連接和螺栓連接的構造要求。

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

屋面橫向支撐一般設置在溫度區間端部的第一、二開間，當設置在第二開間時應在第一開間相應位置設置剛性系桿；系桿在每個開間都應設置，橫向水平支撐宜間隔30~60m設置；隅撐應在鋼梁兩側對稱布置，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。因屋面支撐系統受力較小，一般按構造長細比來選取截面。