钢结构设计论文范文1
土木工程专业方向的本科毕业设计，多以民用或工业建筑为背景。在题目设置上，常以某一具体工程为题材，围绕建筑功能、结构计算和设计，以及基础或施工组织设计等内容而进行。在上述设计内容中，又常以结构计算和设计为主，通常时间安排为8周左右:建筑约4周;基础或施工组织设计约2周。在结构设计部分，学生将进行结构布置、荷载汇集、结构建模和计算、构件和节点等设计，并在此基础上书写计算书和绘制图纸等。可见，经此系统训练后，学生可对某一题目下的结构设计过程有完整的了解，有利于学生今后更好地处理与设计题目类似的工程问题。在高层钢结构毕业设计的指导工作中，笔者的体会是学生能否得到感兴趣的设计题目，以及如何设置题目和适时更新内容及要求，是关系到毕业设计能否收到预期效果的首要问题。
(一)题目的设置应有助于教学相长
毕业设计内容的设置除了应密切结合指导教师的科研项目外，还应结合指导教师的专业特长，这样教师对学生的指导才能高效。例如，笔者从攻读博士学位开始，就从事新型高层钢结构体系及抗震性能等方面的研究。留校后，承担了研究生选修课高层建筑钢结构课程的教学工作，负责讲授高层钢结构的制作和安装，以及新型抗侧力和耗能构件在高层钢结构的应用等内容。以上研究和教学工作均为指导采用新型结构体系的高层钢结构毕业设计奠定了基础。同时，通过给学生答疑，笔者感到，虽然学生的着眼点不同，但多数问题是围绕设计任务提出来的，一些问题也是指导教师尚未涉及而想弄明白的问题。因此，教师愿意投入时间去研究问题，这样既解决了学生的疑惑，也有利于指导教师提高自身的专业技能。
(二)设计题目的指定应兼顾学生的兴趣
目前，学生毕业设计的题目，大体上是由学院统一指定的。这样做是为了避免学生“偏科”，即避免一些设计题目出现无学生选择的窘境。但是，高层钢结构设计题目与其他题目一样，也仅是提升学生在一个专业方向上的理论水平和技能。而且相当多的设计院在未来一定时期内仍主要是开展量大面广的混凝土结构设计。因此，由学院指定毕业设计题目的方式无法完全满足学生的专业设计兴趣和爱好，使真正对钢结构设计有兴趣的学生又得不到应有的锻炼。倘若学生对指定的题目毫无兴趣，毕业设计就可能收效甚微。其实，每个学生经过3年多的学习，基本已有感兴趣的专业方向，毕业设计题目应结合学生毕业后的就业方向或深造计划，并综合考虑学生自己的兴趣、能力和未来发展等因素来选择建议。题目指定要有适当的灵活性，给学生一定的选题权利，可列出每年开设的所有题目，让学生提前自愿申报2～3个题目，然后综合分组。这种适当考虑学生兴趣的选题做法将使学生对毕业设计更有积极性，收效可能更好。
(三)设计内容应结合专业最新发展而适时更新
为避免多年使用同一设计题目可能出现的抄袭现象，指导教师有必要适时更换设计内容和要求。鉴于目前设计院或施工单位“以高层设计为主流”的情况，应结合高层建筑的实际工程应用，增加新型结构体系的设计内容，以缩短学生就业后的工作适应期。对高层钢结构，应要求学生掌握目前比较流行的结构形式、计算方法和构造要求。因此，笔者在设计任务书中鼓励学生应用新型的抗侧力构件和新型的结构体系作为设计任务。除了采用传统的纯钢中心支撑，推荐采用新型的墙板内置无粘结钢支撑或杆状防屈曲支撑(BucklingRestrainedBrace)代替传统的纯钢支撑。除了中心支撑，也鼓励采用偏心支撑和钢板剪力墙等抗侧力构件。例如，在2014年的毕业设计中，一名学生自愿尝试采用偏心支撑钢框架结构形式，通过努力，圆满完成了设计任务，最终取得了较好成绩。
二、积极有效的师生互动是毕业设计取得实效的基石
(一)注重培养学生主动学习的能力
对20多层的高层建筑钢结构设计，要求学生学习结构设计方法和设计软件的使用，进行结构建模、内力分析和设计，这样的工作不仅量大而且有难度。建议教师提前布置和安排任务，给学生自学的机会和时间。以结构建模和分析为例，笔者一开始便尽早安排学生安装和学习使用结构设计软件ETABS，这样学生在做荷载汇集等准备工作之余，就可以有针对性地查阅和学习该软件的使用说明等资料，到建模和分析环节时，学生就可以建立结构模型。为学生自学软件后建立的结构模型。应当注意的是，虽然大多数学生之前并未有建立复杂结构模型的经验，也可能因此而心生畏惧，指导教师应强调学习和使用通用软件的必要性，让学生明白学好一个软件对将来应用其他类似设计软件也有很好的借鉴作用。教师要耐心引导和鼓励，培养学生的兴趣和自信心。可要求学生先简后繁，积累经验。学生消除畏惧心理后，建模和设计操作就会逐渐得心应手，在实践中熟能生巧。有的学生在熟练使用软件后甚至主动去钻研软件内的参数和求解设置等功能，提高了对理论知识的归纳消化和应用能力。
(二)营造积极的心理互动氛围
结构方案的确定以及结构建模、分析和设计等，这些任务一环紧扣一环，教师应在各阶段工作中严格检查，认真引导和解惑。以建模和分析为例，因大部分学生是初次接触大型设计软件和设计规范等，面对陌生的软件以及系数重重的设计公式，要在短时间内掌握并熟练应用软件进行结构设计，有较大难度。特别是对这些软件在内部分析环节可能存在的一些缺陷，指导教师必须强调指出，以免学生误入歧途而影响进度。因此，指导教师应对软件的一些关键环节有使用经验，并能做出正确的判断，才能引导学生去认真求证，加深理解。这样也才可能帮助学生较快熟悉设计过程，培养学生的自信心和学习兴趣。毕业设计为师生提供了长达一学期的交流互动机会，教师应在指导工作中倾注热情，与学生积极互动，这样不仅能使任务完成得更加高效，而且也有利于学生的全面发展。教师不仅要关注学生的专业训练，也要不失时机地对学生进行职业道德的言传身教，引导学生带着问题去思考和讨论，启迪学生的智慧，充分调动学生的积极性和主动性。
三、毕业设计应适当增加针对性实习
与单纯课堂教学相比，毕业设计属于实践环节。但若不加以恰当引导，相当多的学生的毕业设计仅仅是对参考书等资料的简单模仿。因此，在毕业设计过程中，应通过小组或个人(以整个年级为单位的统一毕业实习，针对性不强)的实习活动，例如参观钢结构工程或钢构件制作等，夯实书本所学知识，拓宽知识面，使学生获得真实感受。此外，通过实习，还可消除学生不切实际的想法和由此导致的误差或错误，有助于学生深入思考，以开展更加符合实际应用需求的理性创作。
(一)参观钢结构工程和钢结构安装
应组织学生参观正在建设的高层钢结构工程。因为从施工中暴露的钢骨架，学生可以清楚地观看构件和节点的加工和连接做法。实地考察如不可行时，也应提供必要的实录视频、图形资料和讲解，以加深学生的理解。还可以推荐一些好的参考书和期刊，例如《钢结构进展与市场》和《建筑结构》等，帮助学生了解新型钢结构工程和建造技术。此类资料图文并茂，是本科生很好的课外读物。另外，因高层建筑钢结构一些基本的构造和连接做法等，在低层和多层钢结构中也有体现。因此，也可组织学生考察当地一些在建的多层甚至单层钢结构工程，例如施工现场的焊缝和螺栓连接等。通过接触实际工程，增强学生的认知能力。
(二)参观钢结构加工厂和钢构件制作
在实习中，还可组织学生参观钢构件加工厂等。随着新材料和新工艺的快速发展，目前钢结构中的大型构件的加工制作方法和质量控制技术等都有革新，书本上的知识也非常有限。必要的学习参观有利于学生拓展知识面，帮助他们更好地理解和绘制施工图。指导教师可组织学生参观了解钢构件的生产过程。例如，参观工厂的焊接、刨边和钻孔等相关工艺流程等，并做好有针对性的实地讲解，有利于学生对重要概念的理解和对书本知识的消化。
四、考核应以学生实质性的进步为依据
(一)注重形式，更追求质量
学院毕业设计要求学生完成不少于9张的1号图纸，有些学生甚至能提供多达14张或者更多的图纸。诚然，为确保培养质量，数量上的要求是必要的，但任务完成的质量更为重要。笔者曾在一次钢结构毕业设计的答辩中发现，能够提供十多张图纸的学生，计算书虽然写的很饱满，但是连一个常用角焊缝的符号代表什么意思也回答不上来。可见，依葫芦画瓢的做法，在本科毕业设计中依然存在。再以结构施工图的绘制为例，在坚持部分图纸必须手绘完成这一传统做法的基础上，为了提高学生应用计算机作图的能力，目前鼓励采用计算机绘图。但应强调的是，计算机作图应让学生利用Auto-CAD软件亲手绘制，不能依靠设计软件和绘图软件等自动出图。虽然从表现形式上看，自动出图比学生亲手绘图的图面更美观和全面，但这样会使学生过分依赖软件而使其基本技能得不到应有的训练，导致学生对设计理论不熟悉，不能提高识图和绘图能力，并且也难以准确把握和判断其设计结果。因此，教师在毕业设计过程中应时刻提醒学生，在写计算书或绘图时，每写一句，每画一笔，都要弄清楚为什么，真正弄懂了才算得上学有所获。
(二)综合平时表现全面评价
钢结构设计论文范文2
1.1钢结构住宅的定义
钢结构建筑体系的主体结构体现在一般分为钢框架结构体系、钢框架核心筒结构体系、钢框架-支撑结构体系、钢框架-剪力墙结构体系、交错桁架结构体系和轻钢结构住宅体系。
1.2钢结构住宅的主要特点
一般情况下，在梁高相同的条件下，钢结构的开间要比混凝土结构的开间大50%左右，所以钢结构体系的建筑布置可以更加灵活，为住宅空间的搭配提供了很大的自由度。这种大自由度与高建材强度的结合基本就是钢结构住宅的最大优势。通过该比较可以看出，虽然钢结构在具体应用中造价成本较高，但是造价比和建筑重量等因素都远远超出单纯的混凝土结构。在经过详细的论证之后，钢结构的应用被通过，以下是该小区的钢结构住宅的最终设计方案。
1.3钢结构住宅在河北省具体可行性
目前，河北省的建筑行业发展还比较粗放，要达到节能减排、保护环境的要求，就必须进行住宅的统一产业化，钢结构住宅所需钢材一般都是产业化生产，符合建筑业产业集群和保护环境节能减排的要求，能成为住宅产业化发展的有力推动技术。钢结构住宅的另一个优势是施工工期较短和施工所需人员少，有效地节约了劳动成本和劳动力，为经济发展转型做出了较大贡献。
2钢结构住宅设计中遇到的具体问题以及解决策略
2.1钢结构住宅的设计规范
根据2001年原国家建设部印发的《钢结构住宅产业化技术导则》，钢结构住宅在初期设计的过程中，应该遵守以下规范。1）总体设计方面：钢结构住宅建筑应该满足标准化、定型化、多样化和通用化的原则，在钢结构住宅的各部分设计中应该严格做到模数协调，在总体设计方面追求钢结构建筑的建筑、结构、水电暖气综合设计的原则。2）平面设计方面：应该充分体现钢结构设计的系列化原则，充分适应钢结构构件的标准化设计和标准化应用，要做到标准化与多样化组合的结合，实现多样模块化以应对多种建筑情况，考虑梁、柱、楼板等实际情况进行钢结构设计中的模块化设计，充分适应钢结构住宅个性化、多样化和可操作性的需要。3）竖向设计方面：楼板构造的选型应该充分考虑到受力、隔音和管线布置等要素来合理确定层高，在管线铺设方面应该尽量使用空闲的空间来集中铺设管线，易于管线的维修管理等。4）围护结构方面：围护结构应该对抗震性能和连结性有较高的要求，围护结构的墙体应该采用轻质且高强的墙体，确保隔热、保温、隔音、防水、防火和防裂等各方面的综合性能，对墙面涂料也要有较高的要求。
2.2钢结构节点的设计
一般情况下，铰接点的形式较为简易，施工也较为方便，但是它会使梁跨中弯矩加大，从而增加建筑的钢材用量，刚性节点形式复杂，但是对钢材的利用有所节约，与之相比，半刚性节点由于其复杂的受力特性，应用较为罕见。根据实际情况调查，在选用钢结构进行住宅建筑的企业中，半刚性节点的应用率仅为10%，说明它的技术还需要进一步提升。
2.3钢结构建筑墙体材料的选用
钢结构的特点是轻便、灵活，所以在墙体材料的选择方面，要符合其特点，不适合采用黏土砖等质量较大的材料，而应该采用空心混凝土砌块、加气混凝土和压型钢板与轻质保温材料组成的符合墙体或者CS板、OSB板等。这些轻质材料的防水和放渗透能力都比较好，保温效果也很好，施工较为简便，作为建筑墙体的强度也足够。在墙体设计的过程中，要注重对连接件的详细参数有所规定，以减少施工的复杂程度，从另一个方面来说，详细的参数也有利于提高设计的精确性。
2.4钢结构建筑中的厨卫设计
厨卫设计在钢结构设计中占有很重要的地位，其重要的原因是因为厨卫设计比较考研钢结构设计的钢材防腐蚀和防水能力，钢结构住宅设计中，结构防水比较实用，框架结构体系要把卫生间和厨房放到核心筒内，其他的结构体系则需要根据工程的实际情况来决定。
2.5钢材的防火问题
钢结构虽然有着各种优点，但作为一种常见的金属，它必须要考虑防火、防水和防腐蚀的问题，钢材的耐腐蚀性、耐热性都比较差，一旦被热源、腐蚀源或者水源靠近太长时间，就极易产生问题，对钢材的承载能力产生一定的损伤。以一般的建筑用钢材（Q235或a345）为例，在全负荷的状态下，失去静态平衡稳定性的温度极值大约500℃，在300℃以上时就会产生一定危险，如果在发生火灾的情况下，火场温度大约800℃以上，钢材结构远远达不到防火要求。钢材防火措施中较为常用的是防火涂料或者在外面包裹混凝土等，而事实上这就丧失了钢结构本身的优势。合适的钢结构住宅的防火措施可以分为主动防火措施和被动防火措施，主动防火措施一般有防火探测和警报系统、消防喷淋系统（气体、液体、泡沫灭火）、防火隔离区等，而被动防火措施则主要利用各种技术对钢材的防火性能进行强化，一般情况下有以下几种形式：使用外包保护层对钢材进行保护使其耐火性增加的外包法，外包法一般有实体外包（如混凝土外包）或者板材外包（如防火石膏板外包）等；利用膨胀材料使钢材在受热时材料产生膨胀，以形成一层耐火保护层；将钢材设计成空心注水也是防火的良好方法，可是这种方法的造价和技术要求都比较高，不适合广泛应用；或者把钢结构屏蔽在耐火材料建造成的墙体中，但是这会导致建筑的有效使用面积有所减少。
2.6钢材的防腐蚀和防水问题
钢材防腐蚀和防水的问题重点都在于在某种环境下保护钢材不受极端环境的影响，从而产生恶劣的形状变化，所以两者之间有一定互相参考的元素。钢材本身在酸性或者化学气雾的情况下容易受到腐蚀，从而影响建筑的质量安全，在成本允许的情况下可以采取特殊耐候钢，但更多的情况下，还是要采取一定措施来降低建筑成本。
3结语
钢结构设计论文范文3
钢结构的合理利用可以有效提高企业的经济效益，和传统的钢筋混凝土结构相比，钢结构更加环保。就这点来说，钢结构更加符合国家节能减排的号召，满足建筑对节能环保材料的需求。钢结构本身就是由钢材构成的，建筑对高强度和高效能材料的需求也因此得到满足，具有很大的循环利用价值;在工程施工过程中，为了保证不出现其他问题，就需要在设计阶段对图纸和计算不断优化，在保证图纸质量的前提下，确保施工顺利进行;设计过程应该经济合理，可以满足建筑抗震和防火要求;和施工工艺以及相关产业紧密配合，促使钢结构施工过程不断优化，在保证质量的基础上满足施工过程中的各种要求。
1．1工业建筑中常规钢结构的作用
在工业建筑中，钢结构的常规应用由来已久，我国多数工业厂房均采用的是常规钢结构人字梁以及工字梁，这些常规钢结构已成为工业早期时代的主要象征。而这些特征构成了我国的吊车梁式系统以及常规钢屋架系统。由于民用建筑、商用建筑以及工业建筑各有不同，在进行工业建筑时要求建筑结构能够为工业生产以及施工提供最好的跨度及空间。而传统钢筋混凝土结构已经不能完全满足现在工业生产在跨度以及空间上的相关需求，从而鉴于此基础上的钢屋架系统应运而生，屋架系统主要由屋架、系杆以及支撑组成。同时吊车梁系统作为工业厂房的重要部分，多数厂房中均设有吊车，主要由车档、吊车梁、轨道、制动结构及连接件等构成。在传统钢筋砼结构不能够满足新时代工业建筑在相应功能及跨度上需求时多采用钢结构。如(1)材料堆场、大型仓库以及飞机装配车间等多采用钢结构体系，这些钢结构体系多为网架、拱架、门式刚架以及悬索等;(2)建筑物受到动力荷载影响时，多采用钢结构体系;(3)碳素厂高楼部碳素振动成型机对相应结构的耐疲劳程度和强度要求均较高时，多采用钢结构体系;(4)在高烈度区，钢筋砼结构早已超出了现行工业行业的规范以及规定，应采用钢结构以满足其新的需要;(5)原有厂房需改建或扩建时，多采用钢结构。综上即可知，钢结构在现今工业建筑中有着十分重要的作用，且应用广泛。
1．2工业钢结构在建筑工程中的应用方向
在工业建筑中，相关人员应该根据规定的生产流程来为工艺服务。在这个过程中，工业钢结构的形式、材料与空间等多个方面都有特殊的标准。由于建筑体量比较大，要求相关人员应该注重把握好尺度，熟练掌握新材料技术。因此，工业建筑与普通建筑相比，具有一定的特殊性。在工业建筑中，一些比较简单的建材会被新建材取代，落后的施工工艺会被淘汰。如今在工业钢结构方面，包括钢缆、构件和型材等方面的建材类型越来越丰富。另外，高性能施工涂料的应用有效地解决了工业钢结构中存在的防火、防腐、防污染以及隔热等多个方面的问题。随着经济的发展与科学技术的日益进步，涌出了很多新的设备、工艺与材料，有利于迎合工业建筑设计的更高要求，落后的原有工业建筑体系应该与时俱进，实现进一步的完善。
2钢结构在工业建筑中存在的问题
目前，人们对工业钢结构在建筑方面的相关认识还不够全面。传统混凝土结构一直影响着人们的建筑观念，直到现在也还没有彻底转变。工业钢结构体系还不够完善，其具有一定的复杂性以及综合性，涉及到多种配套体系，比如屋面、墙体、防腐、隔热和保温等多个方面的配套材料。而国内的工业钢结构与发达国家相比，其技术水平与设计理念相对落后，专业人才的培养、新产品的研发、设备的制作与安装水平、钢材质量等多个方面都没有得到很明显的提升。从事工业钢结构的设计、制作、安装以及监理等领域的相关工作人员依旧没有掌握好新知识，没有彻底转变新理念，没有充分挖掘新材料，对新的施工方法也缺乏足够的掌握力度。
3优化工业建筑施工过程中的钢结构
在实际工作中，为了有效地提高工业建筑中钢结构的稳定性。
3.1需要我们确保脚螺栓的稳定与坚固，保证在脚螺栓使用过程中控制得当，且可以保证钢结构的应用合理有效。对脚螺栓的安装与埋设，需要重视其精度问题，以保证其他环节的有序稳定运行。
3.2要在地脚螺栓的安装中，注意钢柱的准备，有效地协调平面控制网全系统的每个环节，进而更好地保证螺栓的安装精度，使钢结构稳定性增加。
3.3要注意顺利弹出柱脚底板十字线、地脚螺栓的中心线，并将柱脚剪力孔做好积极的清理工作，在钢柱就位后，要将标高调整好，并坚固螺母。
3.4对钢结构的施工需要注意梁柱安装，并控制梁柱之间的柱间支撑精度，使空间单元的稳定性提高，以保证其他安装工作有效进行。
3.5要注意合理有效地应用垫板，确保垫板定位线精准，以对后续钢结构施工整体运作起到优化的作用。此外，在安装结构构件中，要健全构件储备，并能够充分地利用构件设备，更好地满足实际钢结构工作需要。堆放要合理规范，管理科学。每个存放场地均要有专人管理，根据供货需要携带清单取货，适时清点。
4结束语
钢结构设计论文范文4
关键词：钢结构；抗火设计；传统方法；现代方法；性能化结构设计
中图分类号：TU319 文献标识码： A
一、引言
钢结构是现代建筑工程中较普遍的结构形式之一，随着我国经济的发展和建筑技术的日新月异，钢结构这种建筑结构形式以其重量轻承载力大、塑性韧性好、施工简便、布置灵活等特点广泛应用于超高层建筑、体育馆和大型厂房等建筑中，中国钢结构代表性建筑有国家体育馆、水立方、国家大剧院、上海环球金融中心、南京长江大桥等。但是钢结构耐火性差，钢结构在耐火方面有两个致命的缺点，一是钢材的导热系数很大，火灾下无防火保护的钢构件的温度随着环境温度的上升在15min内就可能超过600℃；二是钢材的强度和弹性模量随着温度的上升而下降，温度为600℃时，钢材的强度和弹性模量将降至常温下的一半，承载力大大下降，因此在火灾中钢结构极易受到破坏或倒塌。
二、钢结构火灾危害
钢结构在火灾下很容易遭到破坏甚至倒塌。例如,1993年我国福建泉州一座钢结构冷库发生火灾,造成3600m2的库房倒塌；1996江苏省昆山市的一轻钢结构厂房发生火灾 , 4320m2的厂房烧塌；1998年北京某家具城发生火灾, 造成该建筑 (钢结构)整体倒塌；2001年美国“9.11”事件中纽约世贸大厦的倒塌,普遍认为飞机撞击后引起的火灾是主要原因；而同年台湾一幢26层的高层钢结构建筑发生火灾,造成了梁、梁柱连接及楼板的严重破坏[1]；2003年上海某钢结构厂房发生火灾,造成整体结构倒塌。钢结构火灾给人类的生命、财产安全造成了重大损失，因此，钢结构抗火设计至关重要
三、钢结构抗火设计目的
钢结构抗火设计,一般期望达到如目的:
(l) 减轻结构构件在火灾中的破坏,避免构件在火灾中局部倒塌造成灭火及人员疏散困难；
(2) 避免结构在火灾中整体倒塌造成人员伤亡；
(3) 减少火灾后结构的修复费用 , 缩短灾后结构功能恢复周期 ,减少间接经济损失；
四、钢结构抗火的计算模型
结构分析模型可采用构件模型、子结构模型和整体结构模型。构件模型相对简单，但难以准确模拟边界约束条件。而子结构模型可以解决这一问题，但计算要比构件模型复杂。整体结构模型可以准确反映火灾下钢框架整体的行为，但计算工作量最为复杂。构件模型和子结构模型可用于火灾下构件层次的结构承载力极限状态分析，整体结构模型主要应用于火灾下整体结构层次的结构承载力极限状态分析。
五、钢结构抗火设计要求
钢结构抗火设计中，无论是构件层次还是整体结构层次，均需满足下列要求：
1.在各种荷载效应组合下，钢结构耐火时间应不小于规定的结构耐火极限；
2.在规定的结构耐火极限内，钢结构的抗力应不小于荷载组合效应。
上述两个要求是等效的，满足其一即可,可统一表示为：
结构抗火能力≥结构抗火需求
六、钢梁抗火设计方法
1.传统钢结构抗火设计方法
这种方法是基于试验的构件抗火设计方法，该方法以试验为依据，对构件在一定荷载分布与标准升温条件下进行耐火试验，从而确定采取不同的防火保护措施后构件的耐火时间。通过进行一系列的耐火试验，可确定各种防火措施下构件的耐火时间。进行钢结构抗火设计时，可根据不同构件的耐火时间要求，直接选取相应的防火保护措施。这种方法简单、直观，我国现行GBJ 16-87 《建筑设计防火规范》[2]中关于梁和柱的防火措施的要求正是基于此法。然而该试验方法存在很多缺陷。
（1）构件的端部约束难以实现。钢梁在整体结构中受到相邻构件（柱子）对其的约束构件端部约束状态不同，构件的承载力以及火灾升温所产生的构件温度内力将不同[3]，而这两方面对钢梁的耐火时间有重要的影响，结构中构件的端部约束千变万化，试验很难全面准确的模拟。
（2）钢梁上的荷载分布及大小难以模拟。而荷载分布及大小对构件耐火时间的影响很大，实际构件受力各不相同 , 试验难以概全。
（3）结构的耐火时间基于ISO834升温曲线确定,而现有的研究表明真实火灾与火荷载密度、通风条件、建筑形式等因素密切相关, ISO834曲线并不能反应火灾的真实情况。而火灾升温曲线对结构耐火时间有很大影响。
（4）构件受火后在结构中会产生温度应力 , 而这一影响在构件试验中也难以准确反映。
鉴于试验的上述缺陷, 结构抗火设计方法已开始从基于试验的传统方法, 转为基于计算的现代方法, 特别是英国、瑞典、美国、日本等从20世纪70年代就大规模地开展了考虑上述诸因素的结构抗火计算与设计方法的研究。
2.现代钢结构抗火设计方法
为解决基于试验的结构抗火设计方法存在的问题，可利用热传导理论和结构分析理论，考虑构件的受力大小和形式，构件的截面尺寸、构件的约束形式对构件抗火能力的影响，通过计算确定构件的抗火能力，更符合客观实际。现代人们建立了完善的工程结构计算理论 , 有限元理论更是解决了复杂工程结构 (如大坝、大垮桥梁、高层建筑等) 的分析计算问题,这些结构分析和承载力计算理论经试验验证后 , 被各种设计规范采纳 ,各种结构仅依据计算即可完成设计。这种依据计算进行结构设计的方法,可称为现代结构设计方法,其用于结构设计的步骤为:
（1） 进行结构在外荷载下的分析,确定结构内力 ；
（2）计算结构构件承载力 ；
（3）判别构件承载力是否大于构件内力。如果是, 则结构安全,如果否,则结构不安全。
3.性能化结构抗火设计方法[4]
这种方法对结构抗火需求进行改进，根据具体结构对象，直接以人员安全和火灾经济损失最小为目标，确定结构抗火需求；另考虑实际火灾升温及结构整体性能对结构抗火能力的影响。由于性能化方法以结构抗火需求为目标，最大程度地模拟结构的实际抗火能力，因此是一种先进的抗火设计方法。但是要使钢结构性能化抗火设计方法得以具体实施,除需解决有理论问题外,业主、设计人员、消防主管部门的观念更新也是一个重要的方面。
七、总结
本文分析了钢梁抗火设计的目的、要求和方法，指出了传统钢结构抗火设计方法的优缺点，随着结构抗火理论研究的深人和结构抗火计算理论的完善,依据计算就能实现的基于结构高温承载极限状态的现代钢结构抗火设计方法必将得到推广应用。2000年颁布的上海市标准《建筑钢结构抗火技术规程》中，首次采用了基于计算的方法进行钢结构抗火设计。目前，国内外已将性能化方法引入建筑消防安全设计，性能化抗火设计设计方法将会是今后钢结构抗火设计方法的发展趋势。
参考文献
[1] 李国强．现代钢结构抗火设计方法．消防科学与技术[J]，2002年第1期．
[2] 中华人民共和国国家标准．建筑设计防火规范(GB16－87,修订本)北京：[S]，北京：中国计划出版社．
钢结构设计论文范文5
关键词：钢 结构设计 稳定性
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：1009-5349（2017）07-0198-01
在现代许多钢结构的建筑当中，钢结构稳定性较差的情况非常常见。这不仅给施工的过程带来巨大的风险及安全隐患，而且还可能会出现重大的经济损失以及人员损伤情况。目前建筑领域已经对钢结构稳定性设计给予高度重视，这也是该行业的发展趋势，完善钢结构设计中的稳定性，可以在节约资源的同时保障工程的实施质量。
一、钢结构稳定性设计的原则
（一）计算方式与结构简图保持一致
目前，在对框架结构进行分析的过程中，常常是直接进行框架柱的稳定算，这时一定要保障框架结构计算所给出的基本假设，然后依据结构简图确定具体的结构尺寸，用相应的计算方式进行稳定计算。若结构简图和计算方法不一样时，要调整计算方式，而不是去修改结构简图。
（二）钢结构布置符合稳定性要求
在对钢结构进行布置的过程中，一定要确保每个环节的稳定性要求，切勿将眼光仅放在容易出问题的环节。若处理了平面失稳的情况，不可放任不管，要设计有效的支撑构建来进行消除。与此同时，还需要高度重视杆件的稳定与平面横隔设置之间的关系，确保二者均满足稳定性设计的要求。
二、钢结构稳定性设计之中存在的问题
（一）不确定因素过多
在钢结构体系设计之中，存在许多不确定因素。例如，钢构建承载的强度就会对钢结构的稳定性产生严重的影响，主要涵盖了构建材料的截面特点以及应力等多重因素，而且整体结构的支撑力和抗扭力性能也会在一定程度上束缚钢结构的稳定性。然而在建模设计当中所涉及的数学模型、假定以及边界条件等，以现在的技术水平难以实现，使得在最后的设计环节，理论数值和实际承载力之间存在过大的偏差，这类问题都会对钢结构稳定性设计产生一定程度的影响。
（二）梁―柱单元理论的滥用
在网壳结构稳定性设计之中，梁―柱单元理论已经逐渐成长为了最核心的设计理念。但不容乐观的是梁―柱理论难以全方位地反映出网壳结构的受力情况，比方说轴力及弯矩这二者之间的耦合效应。梁―柱是在整个钢结构稳定性设计过程中，是最为基本的环节。所以在钢结构稳定性设计的实际操作中，梁和柱的稳定性以及这二者之间的力学效应切不可忽视。
（三）预张拉结构体系不够完善
在钢结构稳定性设计中，预张拉钢结构体系是一个不容忽视的关键点。在长时间以来的工程建设过程之中，预张拉钢结构体系一直存在着这样那样的不足与缺陷，没有科学完整的理论体系来对预张拉结构之中稳定性进行深入探讨。所以，这也就难以保障整个建筑工程的稳定性，这也表示建立一个科学完善的预张拉结构体系已经刻不容缓。
（四）忽视了局部和整体之间稳定性的关系
在钢结构稳定性的设计过程中，存在大跨度的钢结构的整体稳定性与局部稳定性计算欠精准的状况。尽管其稳定性计算模仿了过去的案例来确定整体稳定性及部分稳定性间的安全系数，但是并没有根据具体的工程情况来计算出更加科学的安全系数。所以，难以真实地表达整体稳定性和局部稳定性之间的关系，进而无法保障钢结构设计的稳定性。
三、强化钢结构设计中稳定性的主要策略
（一）尽可能缩小不确定成分的影响
在钢结构稳定性设计过程中，不确定成分所带来的影响是无法规避的，但是可以灵活利用一些技巧来缩小不确定成分的影响力。比方说，可以深入分析钢结构的力学性能。至于变更钢结构计算图形的这种加固方式，就是根据边界条件以及荷载的具体分布情况，通过附加杆件的科学设置以及支撑点对结构施加预应力，有效提升钢结构设计的稳定性。
（二）科学使用梁―柱单元理论
梁―柱理论在钢结构稳定性设计中，是最基本也是最为重要的。这就表示，必须对钢结构工程的场地、施工材料以及设计方案等诸多有关事宜进行深入考察，结合梁―柱单元理论，对钢结构设计当中的细部构造、构建之间的稳定性、整体构造以及组成部分之间的稳定性等多重因素进行深入分析，实现提升钢结构设计稳定性的目标。
（三）构建完善的预张拉结构理论体系
对于整个钢结构稳定性的设计过程而言，预张拉结构理论体系是不容忽视的关键所在。在构建了科学完善而且合理有效的预张拉结构体系之后，在此理论体系的协助下，对预张拉结构进行深入研究，所得出来的结果必定是准确科学的，这样也能够从根本上有效提升钢结构的稳定性。
（四）密切关注局部与整体间稳定性的关系
依据工程的具体状况，深入考察施工现场以及材料，计算出科学可靠的安全系数，减小误差，提升钢结构稳定性设计的准确性。比方说，在结构稳定性设计中，把铰接改成钢接，增加中间支座或者调整连续结构的支座位置。
钢结构设计论文范文6
关键词：精品课；案例教学；自主讨论式教学；考核环节；实践环节
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）29-0206-02
钢结构课程作为土木工程学科的一门核心主干课程，在整个培养环节中占有极为重要的地位。针对如何加强课程的教学效果，提高学生的实践能力，东北电力大学钢结构课程组通过十余年的教学实践，渐渐摸索出了一条卓有实效的教学改革之路，并在2013年成功被评为吉林省精品课程。本文将对本课程组多年来的教学改革与实践经验做以下几点介绍。
一、优化课程体系
对钢结构课程进行了有效的结构优化调整，把土木工程专业与钢结构相关的主要专业基础课、专业课及实践性教学环节（实习、课程设计、毕业设计）有机地联系起来，使这些教学环节前后呼应、结合更为紧密，突出主干课程，拓宽知识面，减小不同课程中内容的重复，各门课程内容相互渗透，在方法上相互借鉴，灵活运用，促进教学质量全面提高。
二、整合、改革课程内容
本校钢结构课程对土木工程专业（电厂建筑方向、输电工程方向）和工程管理专业本科生开设。根据人才培养目标的要求，不同专业方向在课程学时设置及授课内容上也应有所区别。在教学过程中，对各个专业的教学内容进行了科学整合。基本思路如下：①整合教学内容。在学时有限、教学任务繁重的背景下，对教材内容进行适当删减，突出重点，遵循主线精讲课程内容。对在其他课程中已经涉及的问题，在钢结构课程中，只需强调一下重点和在钢结构课程中的重要性，而非面面俱到，节省了学时。②钢结构经典理论与学科前沿知识相结合。在保证学生掌握基本知识的前提下，把钢结构先进的计算理论、结构形式、焊接方法和设计理念等介绍给学生，并引导学生查找资料，主动探索学科领域的新知识、新观点，形成总结报告。③理论教学环节与实践教学环节相结合。针对课程安排的课程设计环节是对学生实践能力培养的必要环节。传统的教学模式是集中理论学习完成之后再进行课程设计，由于课程设计时间短，任务重，很难达到最佳效果，多半流于形式。近年来，本课程组针对这个问题，优化整合了基本理论教学与课程设计的内容，把课程设计内容分步骤的穿插在理论教学过程中，做到两者不互相脱离，达到了良好的效果。同时结合现场教学，使学生能够接触工程、了解工程全貌，增强理论学习的直观性。④教学内容与工程实际相结合。以工程前沿为背景，进行案例教学，所选案例均为实际工程结构，引导学生通过查找规范，运用所学理论知识解决实际工程问题，提高了学生对钢结构课程的学习兴趣，培养了学生解决实际工程问题的能力。
三、改革教学手段与方法
钢结构课程的特点是“公式多、图形多、案例多”，采用单一的教学方法已经不能满足教学要求，因此，在钢结构教学实践中，课程组积极探索科学的教学方法和教学手段，以提高课堂教学效果，更好的培养学生的工程实践能力。①采用启发式、讨论式和学生自主式的教学方法，充分调动学生的学习积极性。在学习基本理论后，增加一节综合讨论课，结合工程实际，让学生分组讨论，自行设计，并由学生登上讲台，讲解设计。鼓励不同意见的碰撞，让学生在讨论中加深对所学知识的理解。②把现代化的教学手段与传统的教学手段有机结合。制作生动的多媒体课件，开阔学生视野，弥补现场教学的缺陷。同时，多媒体教学还应与传统的板书相结合，在推导公式和求解习题时，仍采用板书的形式。③用典型的、前沿的工程实例进行案例教学。把工程案例分析引入教学，通过工程图片和动画，展示实际工程情况，引导学生深入问题，查找各种规范和专业资料，结合所学的理论知识分析和解决问题，培养学生的实践能力和主动学习的积极性。④充分利用网络资源，让学生主动学习。利用互联网引导学生查找资料，主动探索学科领域的新知识、新观点，并安排一定的时间让大家彼此交流。开阔学生视野，激发学生对研究和探索该学科的兴趣，并在最后提交研究报告。
四、重视实践环节
实践环节贯穿于钢结构课程的整个教学过程，具体包括钢结构课程设计、设计软件实训、毕业设计及现场实习等四个环节。在课程设计环节，课程组编写了详细的课程设计任务书和指导书，基本做到每人一题。将完整的实际工程设计拆开，分别设置在相应的教学过程当中，通过作业方式让学生独立完成，最后的课程设计周，学生整理计算书，并绘制施工图，通过答辩综合评定课程设计成绩。通过实践，学生普遍认为上述措施可以避免盲目抄袭现象，使大多数学生都得到了必要的工程训练。设计软件实训环节培养学生使用PKPM，MIDAS等工程设计软件进行工程设计计算的能力。在毕业设计环节中，开设了钢结构输电塔设计和钢结构厂房设计等与钢结构相关的题目供学生选择，是对学生本科阶段学习的一次完整演练。在现场实习环节中，指导教师带领学生参观诸如输电塔、钢结构体育馆、钢结构厂房等大量实际工程，并聘请校外指导教师负责学生的现场实习指导，使学生把所学的理论知识与工程实际融会贯通。
五、完善教学资源，加强网上辅助教学
钢结构课程十分重视教学资源的建设与利用，制作了带有大量工程图片和动画的多媒体课件，深入钢结构工程建设工地，拍摄了大量珍贵的照片和视频，为学生展示了生动的工程实例，提高了学生的学习兴趣和理解能力；编制工程案例分析课件并引入教学，提高了学生运用理论知识分析解决工程实际问题的技能；建设了钢结构课程网站和网络学堂，共享了教学大纲、课件、教案、课程设计指导书、习题集和历年试题等资源，并通过论坛、博客、微信和QQ群等网络平台实现了与学生的网络互动。
通过一系列的创新性改革和实践，形成了“一个目标，三个结合”的课程教学改革特色。所谓一个目标，是指以培养学生工程意识、提高工程素质为目标。所谓三个结合，是指理论教学与能力培养相结合、案例式、启发式和学生自主讨论式的教学方法相结合、传统教学手段与先进的多媒体技术相结合。随着改革的进一步深入，钢结构课程的教学效果和人才培养成效也会得到进一步的提高。相信上述改革措施对于其他理工科课程的教学改革也具有很好的借鉴意义。
参考文献：
[1]贾玉琢，李曰兵，等.基于注册结构工程师制度的钢结构教学改革[J].东北电力大学学报，2003，（4）：48-51.
