钢结构设计重点及事故的原因研究

【摘要】本文根据目前钢结构的设计，介绍了钢结构设计的重点，为设计者提供了设计参考。

另外总结了钢结构事故发生的主要的几个原因，针对事故原因提出了相应的预防措施。

 

　　【关键词】钢结构；设计重点；事故原因；预防措施

 

　　

 

　　

 

　　随着我国经济的发展，全国大中型城市多高层建筑迅速增多，以钢材制作为主的结构
是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超
高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程
力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；
其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，故
可用于建造气罐、油罐和变压器等。其缺点是耐火性和耐腐性较差。主要用于重型车间的承重
骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和库等大跨结构、
高层和超高层建筑等。钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制
新品种的型钢，钢结构设计成为建筑结构设计人员的重要工作。本文简单的论述了钢结构设
计的要点及事故发生的主要原因。

 

　　

 

　　

1 设计的要点 

　　

 

　　

1.1 结构选型 

　　

"概念设计"在钢结构设计的整个过程中都一直被强调，它在结构选型与布置阶段尤其

重要。一般情况下，结构选型涉及广泛，做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指导下
进行。对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系
之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来
确定控制结构的布置及细部措施。

 运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与

选择

[1]。 

　　框架、平面

(木行)架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构型式在钢结构中采用广泛。这

些结构理论与技术大都比较成熟，当然亦有部分难题没有解决，或没有简单实用的设计方
法，比如网壳的稳定等。结构选型时，应考虑它们不同的特点，不应单纯为了经济去选择不
利抗震的核心筒加外框的形式。结构的布置要根据体系特征，荷载分布情况及性质等综合考
虑。一般的说要刚度均匀，力学模型清晰，尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围，使其
以最直接的线路传递到基础。

 

　　

1.2 节点的设计 

　　钢结构设计中，连接节点的设计一直都是重要的内容之一。设计者在设计前应对节点的
形式有充分思考与确定。常常出现的一种情况是，最终设计的节点与结构分析模型中使用的
形式不完全一致，这必须避免。按传力特性不同，节点分刚接、铰接和半刚接，设计者宜选
择可以简单定量分析的前两者。连接的不同对结构影响甚大，比如，有的刚接节点虽然承受
弯矩没有问题，但会产生较大转动，不符合结构分析中的假定，会导致实际工程变形大于
计算数据等的不利结果。在设计时，铰节点形式简单，施工方便，但它使得梁跨中弯矩加大，
增加用钢量，不经济；刚性节点构造复杂，但其有效的降低了跨中弯矩，节约了用钢，有
较好的经济效应；而半刚性节点应用比较少，主要是其受力特性比较复杂，往往通过试验
来取得较为准确的设计数据。由结构布置分析，考虑工程实际情况，三种形式，哪一种更加
经济可靠，还有待于在实际工程中比较、检验。