畢業(yè)論文--關于鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題的概述

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　關于鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題的概述</p><p>　　——（門式鋼架結(jié)構(gòu)）</p><p>　　部（系） </p><p>　　專 業(yè) <

2、/p><p>　　姓 名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　題目：關于鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題的概述</p>&l

3、t;p>　　——（門式鋼架結(jié)構(gòu)）</p><p><b>　　【摘要】：</b></p><p>　　穩(wěn)定問題一直是鋼結(jié)構(gòu)設計的關鍵問題之一，鋼結(jié)構(gòu)體系的廣泛應用凸顯了穩(wěn)定問題研究的重要性和緊迫性。由于鋼結(jié)構(gòu)體系設計、建造以及使用當中存在著許多不確定性因素，所以引入可靠度分析必要的。本文從結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定的構(gòu)造、設計要求的角</p><p>

4、　　度對這一領域的研究進行了評述。  【關鍵詞】</p><p>　　穩(wěn)定性  鋼結(jié)構(gòu)體系  檁條布置  屋蓋支撐 構(gòu)造 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　緒 論 ………………………………………………………………………………4

5、</p><p>　　一．構(gòu)造要求 ………………………………………………………………………4</p><p>　?。ㄒ唬╆P于穩(wěn)定問題的概述 ……………………………………………………4</p><p>　?。ǘ_條的布置、連接與構(gòu)造 ………………………………………………4</p><p>　?。ㄈ┪萆w支撐 ……………………………………………

6、…………………5-7</p><p>　　二．設計要求 ………………………………………………………………………7</p><p>　?。ㄒ唬┻x擇正確的鋼材質(zhì)量等級和焊縫質(zhì)量等級 ……………………………7</p><p>　?。ǘ┓课莸臏囟葏^(qū)段內(nèi)應按規(guī)范規(guī)定設置獨立的空間穩(wěn)定支撐體系 ……8</p><p>　?。ㄈ嵏故介T式剛架應按規(guī)范規(guī)

7、定設置隅撐 ………………………………8</p><p>　?。ㄋ模盒弯摪遢p型屋面的拉條的合理設置 …………………………………8</p><p>　?。ㄎ澹┛拐鹪O計 …………………………………………………………………9</p><p>　?。┙ㄖY(jié)構(gòu)防護 ……………………………………………………………9</p><p>　　結(jié)論 …………

8、………………………………………………………………………9</p><p>　　參考文獻 …………………………………………………………………………10</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　隨著我國鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，人們對生活質(zhì)量、生活要求的提高，一個日益壯大的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也面臨著在發(fā)展中的嚴肅要求，安全是結(jié)果，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定是

9、前提。因此，這些就要求我們在設計中把握更高的尺度，設計更安全的結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　一：構(gòu)造要求</b></p><p>　　1.1 關于穩(wěn)定問題的概述</p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件除應滿足強度及剛度條件外，還應滿足穩(wěn)定條件，所謂穩(wěn)定，是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受荷變形后，所處平衡狀態(tài)的屬性。一個構(gòu)件或結(jié)構(gòu)由外荷引起受壓或受剪時，隨著

10、外荷的增加，構(gòu)件或結(jié)構(gòu)可能在喪失強度之前，就從穩(wěn)定的平衡狀態(tài)經(jīng)過臨界平衡狀態(tài)，進入不穩(wěn)定平衡狀態(tài)，從而喪失穩(wěn)定性。為保證結(jié)構(gòu)安全，要求所設計的結(jié)構(gòu)要處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。</p><p>　　穩(wěn)定對于鋼結(jié)構(gòu)是一個極為重要的問題。這是因為鋼材強度高，組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件相對較長細，所用板件也比較薄，設計常常不少由強度控制而是由穩(wěn)定控制。工程史上，國內(nèi)外曾多次發(fā)生由于構(gòu)件失穩(wěn)而導致結(jié)構(gòu)倒塌的重大事故。其中許多就是因為對穩(wěn)定問

11、題認識不足，導致結(jié)構(gòu)布置不合理。</p><p>　　例如門式鋼架的組成：柱、鋼梁、屋面連梁、屋面檁條、墻面檁條、隅撐、拉條、撐桿等。而使門式鋼架整體穩(wěn)定的要素是讓各個組成部分充分滿足其各種構(gòu)造要求。</p><p>　　1．2 檁條的布置、連接與構(gòu)造</p><p>　　1.檁條在屋架上的布置和擱置：（1）為使屋架上弦桿不產(chǎn)生彎矩，檁條宜位于屋架上弦節(jié)點處。當采

12、用內(nèi)天溝時，邊檁應盡量靠近天溝。（2）實腹式檁條的截面均宜垂直于屋面坡面。對槽鋼和Z形鋼檁條，宜將上翼緣肢尖（或卷邊）朝向屋脊方向，以減小屋面荷載偏心而引起的扭矩。（3）桁架式檁條的上弦桿宜垂直于屋架上弦桿，而腹桿和下弦桿宜垂直于地面。（4）脊檁方案：實腹式檁條應采用雙檁方案，屋脊檁條應在跨度1/3處用槽鋼、角鋼或圓鋼相互拉結(jié)。桁架式檁條在屋脊處采用單檁方案時，雖用鋼量教省，但檁條型號增多，構(gòu)造復雜，故一般采用雙檁為宜。</p&g

13、t;<p>　　2．檁條與屋面的連接：壓型鋼板，瓦楞鐵和石棉瓦應與檁條可靠連接，以保證屋面能起阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)的作用，這對一般不需要驗算整體穩(wěn)定性的實腹式檁條尤為重要。</p><p>　　3.檁條與屋架的連接：</p><p>　　檁條端部與屋架的連接應能阻止檁條端部截面的扭轉(zhuǎn)，以增強其整體穩(wěn)定性。</p><p>　?。?）實腹式檁條與屋架的

14、連接處可設置角鋼檁托，以防止檁條在支座處的扭轉(zhuǎn)變形和傾覆。檁條端部與檁托的連接螺栓應不少于兩個，并沿檁條高度方向設置。當檁條高度較?。ㄐ∮?20mm），排列兩個螺栓有困難時，也可改為沿檁條長度方向設置。螺栓直徑根據(jù)檁條的截面大小，取M12-M16.</p><p>　　當屋面坡度與屋面荷載較小時，也可用鋼板直接焊于屋架上弦作為檁托。</p><p>　　輕型H型鋼檁條，當截面高度h＜200

15、mm時，可直接用螺栓與屋架連接；當截面高度h≥200mm時，需將下翼緣切去半肢設檁托與屋架連接。</p><p>　　實腹式檁條與屋架的連接處也可采用搭接，此時檁條連續(xù)構(gòu)件設計。帶斜卷邊的Z形</p><p>　　檁條可采用疊置搭接，卷邊C形檁條可采用不同型號的卷邊C形鋼套置搭接。搭接長度2a及其連接螺栓直徑，應根據(jù)連續(xù)梁中間支座處的彎矩確定。在同一工程中宜盡量減少搭接長度的類型。<

16、/p><p>　?。?）桁架式檁條一般用螺栓直接與屋架上弦連接。</p><p>　　4.檁條的拉條和撐桿</p><p><b>　?。?）拉條的設置</b></p><p>　　檁條的拉條設置與否主要和檁條的側(cè)向剛度有關，對于側(cè)向剛度較大的輕型H型鋼和空間桁架式檁條有時不設拉條。對于側(cè)向剛度較差的實腹式和平面桁架式檁條，

17、為了減小檁條在安裝和使用階段的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)，保證其整體穩(wěn)定性，一般需在檁條間設置拉條，作為其側(cè)向支承點。當檁條跨度≤4m時，應在檁條跨中受壓翼緣設置一道拉條；當跨度＞6m時，宜在檁條跨度三分點處各設一道拉條。在檐口處還應設置斜拉條和撐桿。圓鋼拉條的直徑不宜小于10mm，可根據(jù)荷載和檁距大小取10mm或12mm。</p><p><b>　?。?）撐桿的設置</b></p>&

18、lt;p>　　檁條撐桿的作用主要是限制檐口檁條和天窗缺口處邊檁向上或向下兩個方向的側(cè)向彎曲。撐桿的長細比按壓桿要求λ≤200，可采用鋼管、方管或角鐵做成。目前也有采用鋼管內(nèi)設拉條的做法，它的構(gòu)造簡單。撐桿處應同時設置斜拉條。拉條和撐桿的截面應按計算確定。</p><p>　?。?）拉條和撐桿的連接</p><p>　　拉條和撐桿與檁條腹板的連接處一般應予彎折，彎折的直段長度不宜過大，

19、以免受力后發(fā)生局部彎曲。斜拉條彎折點距腹板邊距宜為10-15mm，如條件許可，斜拉條可不彎折，而采用斜墊板或角鋼連接。</p><p>　　斜拉條與屋架的連接，可在屋架上焊一短角鋼與斜拉條用螺帽連接。當屋面坡度較小時，也可直接連接于檁條的檁托或端部的預留孔上（盡量靠近檁條底部）。</p><p>　　為保證承重結(jié)構(gòu)在安裝和使用過程中的整體穩(wěn)定性，提高結(jié)構(gòu)的空間作用，減小屋架桿件在平面外的計

20、算長度，應根據(jù)結(jié)構(gòu)的形式、跨度、房屋高度、吊車噸位和所在地區(qū)的抗震設防烈度等設置支撐系統(tǒng)。</p><p>　　1.3 屋蓋支撐：</p><p>　　屋蓋支撐系統(tǒng)包括橫向支撐、豎向支撐、縱向支撐和系桿（剛性系桿和柔性系桿）。</p><p>　　設計屋蓋支撐時應遵守以下原則：</p><p>　　在設置有縱向支撐的水平面內(nèi)必須設置橫向支撐

21、，并將二者布置為封閉型。</p><p>　　所有橫向支撐、縱向支撐和豎向支撐均應與屋架、托架、天窗架等的桿件或檁條組成幾何不變的桁架形式、</p><p>　　在房屋每個溫度區(qū)段或分期建設的區(qū)段中，應分別設置能獨立構(gòu)成空間穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的支撐體系。</p><p>　　傳遞風力、吊車水平力和水平地震作用的支撐，應能使外力由作用點盡快傳遞到結(jié)構(gòu)的支座。</p>

22、<p>　　柱距越大，吊車工作量越繁重，支撐的剛度應越大。</p><p>　　在地震區(qū)應適當增加支撐，并加強支撐節(jié)點的連接強度。</p><p>　　支撐設置時可考慮大型屋面板（無檁體系）或檁條（有檁體系）的支撐作用，此時它們與屋架上弦應有可靠連接。大型屋面板至少與屋架上弦有三點可靠焊接，同時屋面板的支承長度不得小于60mm。檁條與焊接于屋架上弦的檁托用螺栓連接。</

23、p><p>　　各種支撐的布置和形式： </p><p><b>　　1.3.1橫向支撐</b></p><p>　　在所有屋架中均應設置上弦橫向支撐。檁條一般可兼作支撐中的直撐，并與斜撐在交叉</p><p><b>　　點處相連。</b></p><p>　　由于屋架的下弦桿

24、一般為拉桿，故當屋架的跨度≤18m和吊車噸位≤5t時,也可不設下弦橫向支撐,此時,下弦桿在屋架平面外的長細比可用系桿來保證.</p><p>　　凡屬下列情況之一者,宜設置屋架下弦橫向支撐:</p><p>　　房屋較高,風力較大,端墻風力宜由屋架下弦平面?zhèn)髦林敃r;</p><p>　　房屋內(nèi)設有10t及以上橋式吊車時;</p><p>　

25、　屋架下弦桿可能出現(xiàn)壓力,需設置系桿時;</p><p>　　屋架下弦有通長縱向支撐時;</p><p>　　上、下弦橫向支撐一般應設于房屋兩端或伸縮縫區(qū)段兩端的第一個開間內(nèi)。當房屋墻部</p><p>　　不設屋架而以山墻承重時，支撐可縮進第二開間設置。</p><p>　　當房屋單元兩端的橫向支撐間距較大時，應根據(jù)具體情況在房屋的中間開間

26、內(nèi)增設支撐。支撐間的距離一般不宜大于60mm。</p><p>　　1.3.2 縱向支撐</p><p>　　縱向支撐一般設置在屋架下弦平面內(nèi)，但三角形屋架也可設置在上弦平面內(nèi)；當設于屋架上弦平面內(nèi)時，可利用檁條兼作縱向支撐中的直撐。</p><p>　　屋架縱向支撐可參照下列情況設置：</p><p>　　當房屋較高，跨度較大，空間剛度要

27、求較高時；</p><p><b>　　柱距大于6m時；</b></p><p>　　屋面剛度較差，吊車噸位Q≥20t時。</p><p>　　1.3.3 豎向支撐</p><p>　　所有房屋均應設置豎向支撐。豎向支撐應與上、下弦橫向支撐設在同一開間內(nèi)。當房屋</p><p>　　跨度L≤30

28、m時，可在屋架端部（梯形屋架）和中央設置一道，當L＞30m時可適當增加。</p><p>　　豎向支撐當高度≤2.5m時，可采用圖7-205（a）的形式；當高度＞2.5m時，應采用圖7-205（b）的形式。</p><p>　　圖7-205 豎向支撐的形式</p><p><b>　　1.3.4 系桿</b></p><

29、p>　　與上、下弦橫向支撐或豎向支撐節(jié)點相連的系桿可作為屋架上、下弦的側(cè)向固定點，以減小上、下弦桿在屋架平面外的長細比。上弦系桿有時可用檁條代替。</p><p>　　系桿可按下列情況和部位設置：</p><p>　　豎向支撐所在平面的屋架下弦節(jié)點處；</p><p>　　當屋架下弦桿考慮以豎向支撐處的系桿作為支點后不能滿足其容許長細比的要求</p>

30、;<p>　　時，應增設與下弦橫向支撐節(jié)點相連的系桿；</p><p>　　當支撐設在房屋單元兩端第二開間時，在端部第一開間的上、下弦應增設剛性系桿。 </p><p>　　系桿有剛性（按壓桿設計）和柔性（按拉桿設計）兩種，除以上的端開間外：</p><p>　　A：剛性系桿 橫向和縱向支撐中的直桿，上弦屋脊處，屋架端部的上、下弦端節(jié)點處的系桿。&l

31、t;/p><p>　　B：柔性系桿 除上述以外與橫向或豎向支撐相連節(jié)點處的系桿。</p><p><b>　　二：設計要點</b></p><p>　　1選擇正確的鋼材質(zhì)量等級和焊縫質(zhì)量等級        按照相關文件的要求，在鋼結(jié)構(gòu)的設計中，必須標明應該使用的鋼材質(zhì)量等級（

32、還包括相應的焊接材料型號），并提出對焊縫的質(zhì)量要求。在具體工程項目的審查中，有些工程在焊接鋼結(jié)構(gòu)材料的設計文件中，只注明材料采用Q235鋼或Q345鋼，卻沒有對鋼材料的質(zhì)量提出要求；有的工程項目對焊縫的質(zhì)量不提出要求，還有部分項目提出的要求不科學不合理。        在建筑鋼結(jié)構(gòu)房屋時使用的鋼材，必須具有國家關于鋼材的相關指標的合格保證。在抗震設計中，當焊接鋼結(jié)構(gòu)

33、的鋼板厚度不小于40mm且承受沿板厚方向的拉力時，還要保證板厚方向截面收縮率符合相關規(guī)定要求的不低于Z15級。在地震多發(fā)地區(qū)，鋼結(jié)構(gòu)所使用的鋼材，除了必須具備以上合格保證外，還須具有很強的沖擊韌性能力。對沖擊韌性的合格保證，要根據(jù)不同結(jié)構(gòu)情況提出不同要求。為了達到鋼結(jié)構(gòu)有安全儲備和高度的變形能力的目的，《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001）還對鋼材的抗各項物理力學指標做出了詳細而明確的規(guī)定，這些指標也必須寫到設計文件中。通常

34、來說，大部分鋼結(jié)構(gòu)均采用Q235B及以上等級的碳素結(jié)構(gòu)和Q345</p><p>　　結(jié)論：隨著鋼結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展，對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定安全的要求也越來越嚴格，只有充分做到對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定確定，才能做到最好的安全防護。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 汪一駿等.鋼結(jié)構(gòu)設計手冊.2003年.第100938號<