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摘要：笔者结合多年的实践经验，较为深入的探讨了钢结构结构设计过程中需要主要注意的如干问题，可供相关专业技术人员参考。
关键词：钢结构、结构设计、问题分析
Abstract: the author combined with years of experience, more thorough discussion of the steel structure design process to the main attention such as dry, which can provide reference to related specialized technical personnel.
Keywords: steel structure, structure design, problem analysis
中图分类号：TU391文献标识码：A文章编号：
1 钢结构住宅的优势
(1)有利于构件标准化,有利于降低成本,实现住宅建筑技术集成化、产业化;钢结构住宅体系工业化程度高,现场湿作业少,符合环保建筑施工的要求。
(2)钢结构住宅体系自重轻,约为混凝土结构的一半,可以大大减少基础造价;钢结构住宅体系施工周期短,比传统住宅体系至少可以缩短三分之一,可以大大提高投资效益,加快资金周转。
(3)钢结构住宅所用的材料主要是绿色、可回收或易降解的材料,在建筑物拆除时,它的大部分材料可再生或降解,废弃物产生少,因此符合可持续发展的要求。
2钢结构设计的基本原则
结构必须有足够的强度、刚度和稳定性，整个结构安全可靠；结构应符合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；结构方案尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；尽可能缩短制造、安装时间，节约劳动工日；结构构件应便于运输、便于维护；在可能条件下，尽量注意美观，特别是外露结构，有一定建筑美学要求。
3 设计环节深入的问题
3.1 整体计算时选取合适的结构阻尼比
不同的钢结构体系有不同的地震影响系数，如果在结构分析时错误选择阻尼比对设计结果会产生较大影响，其中钢管混凝土和钢混凝土混合结构由于是两种材料共同作用，在选取阻尼比时，应根据两种材料应用比例综合考虑阻尼比，结构整体刚度越柔，阻尼比选值越低。钢结构设计时选择取阻尼比越大，则层间位移角、基底剪力和底部总弯矩小，设计时会造成钢结构本身构件验算误差，还会造成基础设计失误。
3.2 整体计算时应考虑基础的影响
钢结构特别是纯钢框架采用独立柱基的计算中，地震作用下层间位移角是一个重要的控制因素。如果不考虑基础的影响而计算结果又刚刚满足规范要求的话，那么考虑基础共同作用时有多半情况不满足规范限值要求。
3.3 刚接柱脚设计
常见柱脚分埋入式、外包式和外露式，在住宅设计中设计时多采用外露式，应注意柱脚的钢度是靠底板的弹性变形或塑性变形来实现的，这就意味着整个结构变形来实现的，这就意味着整个结构变形包括钢结构本身变形和底板受拉变形后引起的整体变形。如在分析内力时视露外式为刚性柱脚，设计中需考虑层间位移角限值要有一定富裕。同时应考虑底层钢柱弯矩反弯点下移引起柱顶弯矩增大。根据节点设计要求，为保证罕遇地震时不发生柱脚节点先于钢柱破坏，柱脚节点连接处的极限抗弯承载能力应大于 1.2 倍钢柱全塑性受弯承载力（WPNXF），常见的设计方法是根据柱脚反力来确定柱脚螺栓直径，连接焊缝，这样才能保证柱脚节点在遇地震作用时具有一定强度而不破坏。
3.4 楼板设计
楼板有预制楼板、现浇楼板、组合楼板等。采用预制楼板时应考虑预制板由于温度变化、荷载分布等原因，造成楼板接缝处开裂形成的单侧翼缘附加弯矩影响，即钢梁平面内整体抗弯应力与翼缘平面外抗弯应力双同组合后要满足折算应力限值，有些项目将楼板搁置在下翼上尤其要注意这个问题。压型多板组合楼盖在钢结构住宅中应用很多，整体分析时要考虑组合板的各向异性对框架梁的影响，包括根据楼板设置情况确定连续板或简支板、传力路径是单向还是双向，组合钢梁是按强边还是弱边组合造成的刚度差异，楼板设计是要避免集中单向布置楼板，使结构体系形成横向或纵向承重，做到合理布置组合楼板，尽量形成双向承重结构。
3.5梁柱刚性连接设计
梁上柱间刚性连接计算可按常用设计法或全截面受弯设计法进行，当钢梁翼缘的抗弯承载力大于整个截面承载力的70%时，可采用常用设计法，小于 70%时，应采用全截面抗弯设计法，在住宅设计中，钢梁多属于前者，常用设计法计算原则为翼缘和腹板分别承担弯矩和剪力，普遍认为计算容易，结果偏于安全。对刚接节点设计要有全新的认识，标准图集 OISG519 对加强式节点设计有设计及构造详细说明，具体做法主要有三种方式：梁端翼缘加焊楔形盖板、梁端底部加腋、犬骨式连接。
4 设计标准问题
4.1“轻型”钢结构概念问题
近年来许多设计人员一遇到附属建筑设施或看似不重要的结构时就提出用“轻钢”来解决，却不注意对该部分主体结构的效应分析，事实上结构概念设计时应清楚，“轻型”实际上是指结构承受相对较轻的荷载。住宅设计中不会因为采用钢结构而减少荷载载体用标准，结构体系无论采用钢还是混凝土，在对构件的效应分析原则上是没有区别的。
4.2 多高层钢结构设计区别
根据规范有关条文，包括钢结构抗震调整系数，框架柱长细比，框架构件宽厚比等控制条款，均以12层作为区分点，因经可以理解为高层钢结构是指12 层以上的建筑物。高规中高层是指 10 层及 10 层以上或房屋高度 28M的建筑，这其中包括混合结构，再参考国外部分国家高层超始高度多设在25~30M 或 8 至 11 层，由此看来我国的多层钢结构适用范围要高于普通结构，也高于国外标准。多高层钢结构不仅构造不同，相关抗震调整系数也不同，限值差别太大。
4.3 新版规范对住宅结构设计指导作用不大
它延续了工业建筑钢结构设计指导思想，对民用建筑构件没有细分；温度区段设置要求以排架结构方式进行划分，而不是考虑纵横向承重体系，以钢混组合结构的特点来划分，特别是强制性条文第 8、1、4 结构应根据其形式、组成和荷载的不同情况，设置可靠的区段中，应分别设置独立的空间稳定的支撑系统。从文字上理解，钢结构不应该采用无支撑的纯框架结构，这显然与实际应用不符，设置支撑与否，应以结构设计需要来确定，根据条文说明也可以知道这是一个原则规定，但作为强制性条文，必须严格执行值得商榷。民用建筑在使用要求上不同于工业建筑，包括一些结构体系也存差异，应区别对待。
5防火防腐做法
钢材耐火性能差，温度达到600℃时，钢材基木丧失强度和刚度，钢材容易锈蚀，锈蚀后截面面积减小引起构件承载力降低、钢结构建筑的防火防腐是一个特别重要的问题、常用的防火措施有防火涂料法、隔离法、实心包裹法、膨胀漆覆盖法等。从施工等角度考虑，多层住宅中可根据钢结构的部位小同分別采用厚型或薄型防火涂料，并在露明部位加涂装饰漆来防火、钢结构的防腐一般采用工厂制作时涂刷防锈漆解决，除这种必须采取的防锈措施外，尚应注意构造防腐，即设计中尽量避免出现难于检查、清刷和油漆乙处，避免出现能积留湿气和人量灰尘的死角或凹槽、这些构造措施可为减缓钢结构的锈蚀速度创造一个良好的环境，对钢结构防腐起着积极的作用。此外，选材上可以考虑采用耐火耐候钢等防火防腐性能优良的钢材，这样可减少防火涂料的使用量，省去防锈漆，人人节约后期维护工木，小仅如此，耐火耐候钢还具有自愈性和永久性，即在钢材使用中表面受擦撞或火灾后，其耐火耐候性小变。
6结语
设计钢结构住宅应尊重住宅使用的根本要求钢结构住宅是今后发展的一个重要方向，但钢结构仅仅是建筑中承重体系和服务部分，它不是建筑使用中的主要成分。钢结构住宅设计首先要遵循住宅建筑设计中的一般原则，然后才是发挥钢结构的优势，单纯突出钢结构而不考虑生活的舒适性、不能满足人文要求的钢结构住宅项目是没有市场的。
钢结构住宅建筑设计中需要解决的问题还有很多,如建筑构造、建筑节能、装修等方面的问题,这都需要从事钢结构住宅设计方面的设计人员在今后的实践中研究解决。
参考文献:
[1]雷一彬.板式中高层钢结构住宅的建筑构造研究[D].太原:太原理工大学,2006.
[2]薛发.国内钢结构住宅的墙体发展状况[J].工程建设与设计,2004, (9):16-18.
关键词：钢结构、结构设计、问题分析
Abstract: the author combined with years of experience, more thorough discussion of the steel structure design process to the main attention such as dry, which can provide reference to related specialized technical personnel.
Keywords: steel structure, structure design, problem analysis
中图分类号：TU391文献标识码：A文章编号：
1 钢结构住宅的优势
(1)有利于构件标准化,有利于降低成本,实现住宅建筑技术集成化、产业化;钢结构住宅体系工业化程度高,现场湿作业少,符合环保建筑施工的要求。
(2)钢结构住宅体系自重轻,约为混凝土结构的一半,可以大大减少基础造价;钢结构住宅体系施工周期短,比传统住宅体系至少可以缩短三分之一,可以大大提高投资效益,加快资金周转。
(3)钢结构住宅所用的材料主要是绿色、可回收或易降解的材料,在建筑物拆除时,它的大部分材料可再生或降解,废弃物产生少,因此符合可持续发展的要求。
2钢结构设计的基本原则
结构必须有足够的强度、刚度和稳定性，整个结构安全可靠；结构应符合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；结构方案尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；尽可能缩短制造、安装时间，节约劳动工日；结构构件应便于运输、便于维护；在可能条件下，尽量注意美观，特别是外露结构，有一定建筑美学要求。
3 设计环节深入的问题
3.1 整体计算时选取合适的结构阻尼比
不同的钢结构体系有不同的地震影响系数，如果在结构分析时错误选择阻尼比对设计结果会产生较大影响，其中钢管混凝土和钢混凝土混合结构由于是两种材料共同作用，在选取阻尼比时，应根据两种材料应用比例综合考虑阻尼比，结构整体刚度越柔，阻尼比选值越低。钢结构设计时选择取阻尼比越大，则层间位移角、基底剪力和底部总弯矩小，设计时会造成钢结构本身构件验算误差，还会造成基础设计失误。
3.2 整体计算时应考虑基础的影响
钢结构特别是纯钢框架采用独立柱基的计算中，地震作用下层间位移角是一个重要的控制因素。如果不考虑基础的影响而计算结果又刚刚满足规范要求的话，那么考虑基础共同作用时有多半情况不满足规范限值要求。
3.3 刚接柱脚设计
常见柱脚分埋入式、外包式和外露式，在住宅设计中设计时多采用外露式，应注意柱脚的钢度是靠底板的弹性变形或塑性变形来实现的，这就意味着整个结构变形来实现的，这就意味着整个结构变形包括钢结构本身变形和底板受拉变形后引起的整体变形。如在分析内力时视露外式为刚性柱脚，设计中需考虑层间位移角限值要有一定富裕。同时应考虑底层钢柱弯矩反弯点下移引起柱顶弯矩增大。根据节点设计要求，为保证罕遇地震时不发生柱脚节点先于钢柱破坏，柱脚节点连接处的极限抗弯承载能力应大于 1.2 倍钢柱全塑性受弯承载力（WPNXF），常见的设计方法是根据柱脚反力来确定柱脚螺栓直径，连接焊缝，这样才能保证柱脚节点在遇地震作用时具有一定强度而不破坏。
3.4 楼板设计
楼板有预制楼板、现浇楼板、组合楼板等。采用预制楼板时应考虑预制板由于温度变化、荷载分布等原因，造成楼板接缝处开裂形成的单侧翼缘附加弯矩影响，即钢梁平面内整体抗弯应力与翼缘平面外抗弯应力双同组合后要满足折算应力限值，有些项目将楼板搁置在下翼上尤其要注意这个问题。压型多板组合楼盖在钢结构住宅中应用很多，整体分析时要考虑组合板的各向异性对框架梁的影响，包括根据楼板设置情况确定连续板或简支板、传力路径是单向还是双向，组合钢梁是按强边还是弱边组合造成的刚度差异，楼板设计是要避免集中单向布置楼板，使结构体系形成横向或纵向承重，做到合理布置组合楼板，尽量形成双向承重结构。
3.5梁柱刚性连接设计
梁上柱间刚性连接计算可按常用设计法或全截面受弯设计法进行，当钢梁翼缘的抗弯承载力大于整个截面承载力的70%时，可采用常用设计法，小于 70%时，应采用全截面抗弯设计法，在住宅设计中，钢梁多属于前者，常用设计法计算原则为翼缘和腹板分别承担弯矩和剪力，普遍认为计算容易，结果偏于安全。对刚接节点设计要有全新的认识，标准图集 OISG519 对加强式节点设计有设计及构造详细说明，具体做法主要有三种方式：梁端翼缘加焊楔形盖板、梁端底部加腋、犬骨式连接。
4 设计标准问题
4.1“轻型”钢结构概念问题
近年来许多设计人员一遇到附属建筑设施或看似不重要的结构时就提出用“轻钢”来解决，却不注意对该部分主体结构的效应分析，事实上结构概念设计时应清楚，“轻型”实际上是指结构承受相对较轻的荷载。住宅设计中不会因为采用钢结构而减少荷载载体用标准，结构体系无论采用钢还是混凝土，在对构件的效应分析原则上是没有区别的。
4.2 多高层钢结构设计区别
根据规范有关条文，包括钢结构抗震调整系数，框架柱长细比，框架构件宽厚比等控制条款，均以12层作为区分点，因经可以理解为高层钢结构是指12 层以上的建筑物。高规中高层是指 10 层及 10 层以上或房屋高度 28M的建筑，这其中包括混合结构，再参考国外部分国家高层超始高度多设在25~30M 或 8 至 11 层，由此看来我国的多层钢结构适用范围要高于普通结构，也高于国外标准。多高层钢结构不仅构造不同，相关抗震调整系数也不同，限值差别太大。
4.3 新版规范对住宅结构设计指导作用不大
它延续了工业建筑钢结构设计指导思想，对民用建筑构件没有细分；温度区段设置要求以排架结构方式进行划分，而不是考虑纵横向承重体系，以钢混组合结构的特点来划分，特别是强制性条文第 8、1、4 结构应根据其形式、组成和荷载的不同情况，设置可靠的区段中，应分别设置独立的空间稳定的支撑系统。从文字上理解，钢结构不应该采用无支撑的纯框架结构，这显然与实际应用不符，设置支撑与否，应以结构设计需要来确定，根据条文说明也可以知道这是一个原则规定，但作为强制性条文，必须严格执行值得商榷。民用建筑在使用要求上不同于工业建筑，包括一些结构体系也存差异，应区别对待。
5防火防腐做法
钢材耐火性能差，温度达到600℃时，钢材基木丧失强度和刚度，钢材容易锈蚀，锈蚀后截面面积减小引起构件承载力降低、钢结构建筑的防火防腐是一个特别重要的问题、常用的防火措施有防火涂料法、隔离法、实心包裹法、膨胀漆覆盖法等。从施工等角度考虑，多层住宅中可根据钢结构的部位小同分別采用厚型或薄型防火涂料，并在露明部位加涂装饰漆来防火、钢结构的防腐一般采用工厂制作时涂刷防锈漆解决，除这种必须采取的防锈措施外，尚应注意构造防腐，即设计中尽量避免出现难于检查、清刷和油漆乙处，避免出现能积留湿气和人量灰尘的死角或凹槽、这些构造措施可为减缓钢结构的锈蚀速度创造一个良好的环境，对钢结构防腐起着积极的作用。此外，选材上可以考虑采用耐火耐候钢等防火防腐性能优良的钢材，这样可减少防火涂料的使用量，省去防锈漆，人人节约后期维护工木，小仅如此，耐火耐候钢还具有自愈性和永久性，即在钢材使用中表面受擦撞或火灾后，其耐火耐候性小变。
6结语
设计钢结构住宅应尊重住宅使用的根本要求钢结构住宅是今后发展的一个重要方向，但钢结构仅仅是建筑中承重体系和服务部分，它不是建筑使用中的主要成分。钢结构住宅设计首先要遵循住宅建筑设计中的一般原则，然后才是发挥钢结构的优势，单纯突出钢结构而不考虑生活的舒适性、不能满足人文要求的钢结构住宅项目是没有市场的。
钢结构住宅建筑设计中需要解决的问题还有很多,如建筑构造、建筑节能、装修等方面的问题,这都需要从事钢结构住宅设计方面的设计人员在今后的实践中研究解决。
参考文献:
[1]雷一彬.板式中高层钢结构住宅的建筑构造研究[D].太原:太原理工大学,2006.
[2]薛发.国内钢结构住宅的墙体发展状况[J].工程建设与设计,2004, (9):16-18.