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摘要：笔者在多年从事相关的工作,审查过大量的钢结构工程设计图。常见的有门式钢架、网架和多层民用钢框架房屋以及少数高层钢结构房屋。下面就钢结构房屋结构设计中常见的一些问题进行简要分析和讨论。
关键词：钢结构房屋；结构设计；问题探讨
中图分类号：TU391文献标识码：A 文章编号：
1 正确选用钢材质量等级和焊缝质量等级
钢结构设计文件，依照相关的规范，应当对选用的材料的质量等级进行明确的标注，并规定焊缝质量等级要求。但是在实际的项目文件中，只标注所选用的材料的种类，对质量等
级却没有提出明确的要求，还有部分项目还存在着要求不当的情况。
钢结构房屋所使用的钢材应当具有抗拉强度、屈服强度、伸长率、冷弯试验和硫、磷含量的合格保证；对于焊接钢结构，尚应具有含碳量的合格保证。在地震区，钢结构所使用的钢材，除了具有上述合格保证外，《建筑抗震设计规范》(GB5001l-2001)还要求它们具有冲击韧性的合格保证。为保证结构有必要的安全储备和足够的塑性变形能力，《建筑抗震设计规范》(GB5001l-2001)还对钢材的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值、伸长率的限值和良好的可焊性等物理力学指标做出了明确的规定，并要求写入设计文件中。
通常，钢结构的主要受力构件宜采用Q235B及以上等级的碳素结构钢和Q345B及以上等级的低合金高强度结构钢。不建议使用质量等级为A 级的钢材，原因是这种类型的钢材不保证冲击韧性和延性性能，Q235A级钢材还不保证焊接要求的含碳量限值。在钢结构中，焊接连接已成为钢结构连接的最基本方法，焊缝质量的好坏直接影响到结构安全，所以应当根据结构或构件的重要性和受力性能及焊缝的受力情况，确定焊缝的质量等级。
在一般情况下，以下焊缝质量等级不得低于二级并且要使用坡口全熔透对接焊缝：板材的对接焊缝、承受动力荷载构件的较重要的焊缝、需作疲劳验算的焊缝,以及须与钢材等强的受拉、受弯对接焊缝。而其他部位的焊缝,一般均可采用角焊缝。由于应力集中现象严重的原因, 很难对角焊缝内部进行探伤。因此，其焊缝质量等级一般只能是三级,其中某些重要角焊缝可允许要求其外观缺陷符合二级的要求。
2 房屋的温度区段内应按规范规定设置独立的空间稳定支撑体系下面以门式刚架设计为例,介绍支撑体系设置不当的情况：
2.1 有的项目未将屋面横向水平支撑和柱间支撑布置在同一跨间内,无法形成独立的空间支撑体系,不仅不利于抗震,给施工安装也带来不便。
2.2 有的项目将屋面横向水平支撑设在端部第二个开间,但未在端跨相应位置设置刚性纵向系杆,使山墙的风荷载等水平力不能可靠传递。
2.3 屋面支撑的布置未与山墙抗风柱的位置相协调,使抗风柱的柱顶反力不能直接传到屋面横向支撑的节点上,造成山墙处屋面系统受力复杂化,影响结构的安全。
2.4 相当多的项目，没有按照刚性系杆考虑屋面横向水平支撑的直腹杆。同时，在使用檩条时，没有测算檩条的承载力和刚度。两根檩条被安装在屋脊处，两个檩条之间，由于被刚性连接件连接起来，因此能够起到刚性系杆的作用。在别的地方使用的没有经过加强的檩条很难发挥刚性系杆作用。这是由于常用的檩条的侧向刚度很差。房屋的纵向受力和传力性能的高低，主要由屋面横向水平支撑的直腹杆刚度和柱顶系杆刚度来决定。为了保证房屋纵向结构安全，横向水平支撑直腹杆将会被在屋脊处、柱顶处使用，这样可以消除檩条无法起到刚性直腹杆的作用所带来的负面影响。
2.5 如果柔性圆钢拉条被用于屋面和柱间支撑时，可以使用花兰螺栓等张紧装置。还可以将柔性圆钢拉条改为型钢，以应对大的负荷。
3实腹式门式刚架应按规范设置隅撑
在檩条或墙梁与刚架的连接处，在斜梁下翼缘的受压区或刚架柱内侧翼缘的受压区，至少每隔一根檩条或墙梁应设置按受压构件设计的隅撑，将檩条或墙梁与翼缘受压区直接连接起来。采用双层屋面板时亦应设置隅撑。值得设计人员注意的是，隅撑虽小，但作用很大，它是用来保证斜梁下翼缘或刚架柱内侧翼缘受压稳定的重要措施。如果工程未按规范要求设置隅撑，或者设置得很少，或者设置得不当．这都将影响刚架的整体稳定性，危及结构的安全。
5 混凝土楼板设计
将混凝土楼板与压型钢板搭配使用，通过测算，把栓钉焊在钢梁上，在混凝土楼板和压型钢板中间设置连接装置，确保二者协调工作。可以利用压型钢板的纵向波槽或者压痕、小孔来设置连接装置。但是，国内由于种种原因，压型钢板上很少有纵向波槽或者压痕。因此在找不到上面两种压型钢板时，可以通过在压型钢板上横向焊接钢筋，来使压型钢板和混凝土楼板互相连接。
6 网架结构设计
首先假定网架支座具有无限大的刚度，然后把网架和下部结构分开计算，这样所有的支架便有了相等的刚度。下部结构可能存在很大差异的刚度，这是因为下部结构不仅仅是柱，也有很大的几率为梁或者是别的结构。在这个假设出来的大前提下，支座反力的计算结果和
网架内力的计算结果就是实际刚度，这与两部分共同工作模型的计算结果一定是不一样的。
造成这种结果的原因与内力和反力分配与结构刚度分布有关。有研究数据显示，这种结果的差异在有的不见中可能会高于其他不见好几倍。既然分别计算下部结构和网架最终得出的结果是不科学的。那为什么仅仅有极少数的工程最后才出状况？原因是作为一种弹塑性材料，钢材是非常有优势的，而钢网架结构本身又是一种高次超静定空间结构。这样，当某個部件承受的负荷超过额定值之后，由于塑性内力的重新分布，这个部件往往不容易发生完全的损坏。虽然，这体现了钢网架结构的优势，但是并不能因此而将它们分开计算。
7抗震设计
与传统意义上的混凝土结构房屋不同，钢结构房屋并无抗震等级之分。钢结构房屋在进行抗震设计时,应该考虑钢结构能够抵抗的地震烈度、结构类型和房屋高度。从而通过调整钢结构不同的地震作用效应系数来获得不同的抗震效果。钢框架结构及钢框架支撑结构的抗震构造措施主要根据设防烈度和房屋高度,控制框架柱和支撑的长细比,控制梁、柱及支撑杆件板件的宽厚比,控制梁柱连接节点的构造要求，包括设置加劲肋、设置侧向支撑,包括连接焊缝的质量要求和高强度螺栓连接的构造要求等。
8 钢结构的防护
建筑钢结构的防护主要包括两个方面，即防腐蚀和防火及隔热。有的设计人员往往在这两个方面注意得不够。没有在设计文件中加以强调和说明。设计文件中应注明所要求的钢材除锈等级和涂料及涂层厚度；柱脚在地面以下的部分应采用混凝土包裹，受侵蚀作用的柱脚不宜埋人地下；钢结构构件的防火保护层厚度应根据建筑物的耐火等级和构件的不同耐火极限进行设计；受高温作用的结构，应根据不同情况采取相应的隔热防护措施。
参考文献
[1] 姜学诗. 钢结构房屋结构设计中常见问题分析[J]. 建筑结构. 2003(06)
[2] 王宝儒. 浅谈房屋结构设计中应注意的几个问题[J]. 山西建筑. 2010(01)
[3] 马健. 现阶段钢结构设计中存在的问题分析[J]. 中国住宅设施. 2009(09)
关键词：钢结构房屋；结构设计；问题探讨
中图分类号：TU391文献标识码：A 文章编号：
1 正确选用钢材质量等级和焊缝质量等级
钢结构设计文件，依照相关的规范，应当对选用的材料的质量等级进行明确的标注，并规定焊缝质量等级要求。但是在实际的项目文件中，只标注所选用的材料的种类，对质量等
级却没有提出明确的要求，还有部分项目还存在着要求不当的情况。
钢结构房屋所使用的钢材应当具有抗拉强度、屈服强度、伸长率、冷弯试验和硫、磷含量的合格保证；对于焊接钢结构，尚应具有含碳量的合格保证。在地震区，钢结构所使用的钢材，除了具有上述合格保证外，《建筑抗震设计规范》(GB5001l-2001)还要求它们具有冲击韧性的合格保证。为保证结构有必要的安全储备和足够的塑性变形能力，《建筑抗震设计规范》(GB5001l-2001)还对钢材的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值、伸长率的限值和良好的可焊性等物理力学指标做出了明确的规定，并要求写入设计文件中。
通常，钢结构的主要受力构件宜采用Q235B及以上等级的碳素结构钢和Q345B及以上等级的低合金高强度结构钢。不建议使用质量等级为A 级的钢材，原因是这种类型的钢材不保证冲击韧性和延性性能，Q235A级钢材还不保证焊接要求的含碳量限值。在钢结构中，焊接连接已成为钢结构连接的最基本方法，焊缝质量的好坏直接影响到结构安全，所以应当根据结构或构件的重要性和受力性能及焊缝的受力情况，确定焊缝的质量等级。
在一般情况下，以下焊缝质量等级不得低于二级并且要使用坡口全熔透对接焊缝：板材的对接焊缝、承受动力荷载构件的较重要的焊缝、需作疲劳验算的焊缝,以及须与钢材等强的受拉、受弯对接焊缝。而其他部位的焊缝,一般均可采用角焊缝。由于应力集中现象严重的原因, 很难对角焊缝内部进行探伤。因此，其焊缝质量等级一般只能是三级,其中某些重要角焊缝可允许要求其外观缺陷符合二级的要求。
2 房屋的温度区段内应按规范规定设置独立的空间稳定支撑体系下面以门式刚架设计为例,介绍支撑体系设置不当的情况：
2.1 有的项目未将屋面横向水平支撑和柱间支撑布置在同一跨间内,无法形成独立的空间支撑体系,不仅不利于抗震,给施工安装也带来不便。
2.2 有的项目将屋面横向水平支撑设在端部第二个开间,但未在端跨相应位置设置刚性纵向系杆,使山墙的风荷载等水平力不能可靠传递。
2.3 屋面支撑的布置未与山墙抗风柱的位置相协调,使抗风柱的柱顶反力不能直接传到屋面横向支撑的节点上,造成山墙处屋面系统受力复杂化,影响结构的安全。
2.4 相当多的项目，没有按照刚性系杆考虑屋面横向水平支撑的直腹杆。同时，在使用檩条时，没有测算檩条的承载力和刚度。两根檩条被安装在屋脊处，两个檩条之间，由于被刚性连接件连接起来，因此能够起到刚性系杆的作用。在别的地方使用的没有经过加强的檩条很难发挥刚性系杆作用。这是由于常用的檩条的侧向刚度很差。房屋的纵向受力和传力性能的高低，主要由屋面横向水平支撑的直腹杆刚度和柱顶系杆刚度来决定。为了保证房屋纵向结构安全，横向水平支撑直腹杆将会被在屋脊处、柱顶处使用，这样可以消除檩条无法起到刚性直腹杆的作用所带来的负面影响。
2.5 如果柔性圆钢拉条被用于屋面和柱间支撑时，可以使用花兰螺栓等张紧装置。还可以将柔性圆钢拉条改为型钢，以应对大的负荷。
3实腹式门式刚架应按规范设置隅撑
在檩条或墙梁与刚架的连接处，在斜梁下翼缘的受压区或刚架柱内侧翼缘的受压区，至少每隔一根檩条或墙梁应设置按受压构件设计的隅撑，将檩条或墙梁与翼缘受压区直接连接起来。采用双层屋面板时亦应设置隅撑。值得设计人员注意的是，隅撑虽小，但作用很大，它是用来保证斜梁下翼缘或刚架柱内侧翼缘受压稳定的重要措施。如果工程未按规范要求设置隅撑，或者设置得很少，或者设置得不当．这都将影响刚架的整体稳定性，危及结构的安全。
5 混凝土楼板设计
将混凝土楼板与压型钢板搭配使用，通过测算，把栓钉焊在钢梁上，在混凝土楼板和压型钢板中间设置连接装置，确保二者协调工作。可以利用压型钢板的纵向波槽或者压痕、小孔来设置连接装置。但是，国内由于种种原因，压型钢板上很少有纵向波槽或者压痕。因此在找不到上面两种压型钢板时，可以通过在压型钢板上横向焊接钢筋，来使压型钢板和混凝土楼板互相连接。
6 网架结构设计
首先假定网架支座具有无限大的刚度，然后把网架和下部结构分开计算，这样所有的支架便有了相等的刚度。下部结构可能存在很大差异的刚度，这是因为下部结构不仅仅是柱，也有很大的几率为梁或者是别的结构。在这个假设出来的大前提下，支座反力的计算结果和
网架内力的计算结果就是实际刚度，这与两部分共同工作模型的计算结果一定是不一样的。
造成这种结果的原因与内力和反力分配与结构刚度分布有关。有研究数据显示，这种结果的差异在有的不见中可能会高于其他不见好几倍。既然分别计算下部结构和网架最终得出的结果是不科学的。那为什么仅仅有极少数的工程最后才出状况？原因是作为一种弹塑性材料，钢材是非常有优势的，而钢网架结构本身又是一种高次超静定空间结构。这样，当某個部件承受的负荷超过额定值之后，由于塑性内力的重新分布，这个部件往往不容易发生完全的损坏。虽然，这体现了钢网架结构的优势，但是并不能因此而将它们分开计算。
7抗震设计
与传统意义上的混凝土结构房屋不同，钢结构房屋并无抗震等级之分。钢结构房屋在进行抗震设计时,应该考虑钢结构能够抵抗的地震烈度、结构类型和房屋高度。从而通过调整钢结构不同的地震作用效应系数来获得不同的抗震效果。钢框架结构及钢框架支撑结构的抗震构造措施主要根据设防烈度和房屋高度,控制框架柱和支撑的长细比,控制梁、柱及支撑杆件板件的宽厚比,控制梁柱连接节点的构造要求，包括设置加劲肋、设置侧向支撑,包括连接焊缝的质量要求和高强度螺栓连接的构造要求等。
8 钢结构的防护
建筑钢结构的防护主要包括两个方面，即防腐蚀和防火及隔热。有的设计人员往往在这两个方面注意得不够。没有在设计文件中加以强调和说明。设计文件中应注明所要求的钢材除锈等级和涂料及涂层厚度；柱脚在地面以下的部分应采用混凝土包裹，受侵蚀作用的柱脚不宜埋人地下；钢结构构件的防火保护层厚度应根据建筑物的耐火等级和构件的不同耐火极限进行设计；受高温作用的结构，应根据不同情况采取相应的隔热防护措施。
参考文献
[1] 姜学诗. 钢结构房屋结构设计中常见问题分析[J]. 建筑结构. 2003(06)
[2] 王宝儒. 浅谈房屋结构设计中应注意的几个问题[J]. 山西建筑. 2010(01)
[3] 马健. 现阶段钢结构设计中存在的问题分析[J]. 中国住宅设施. 2009(09)