1、鋼結構的優(yōu)化設計隨著我國經濟的快速增長， 鋼結構越來越多的被應用在民用及工業(yè)建筑中。與鋼筋砼結構相比 ,鋼結構具有輕質高強的特點 ,其強度重量比指數是鋼筋砼結構的 5 倍以上,可顯著降低基礎的造價,能顯著減輕結構自重25%以上。由于鋼材輕質高強 ,其梁柱截面尺寸相對較小 ,可節(jié)約使用面積;鋼結構工廠化程度高 ,構件均在工廠加工制作,現場安裝,一般比鋼筋砼結構施工速度約快1.5 倍,可為整個項目的安全投產爭取了很多寶貴時間。同時鋼結構柱網尺寸可以比砼結構大,便于使用。 正因為鋼結構具有以上的優(yōu)點,目前鋼框架結構才被廣泛的應用在主廠房、準車間中。一、鋼框架結構布置1、布置原則 :對于平面、豎向不規(guī)

2、則的要求與鋼筋砼結構相 同,抗震設計要符合“強節(jié)點弱構件、強柱弱梁、強焊縫弱鋼材”的原則 ,對于框架,使節(jié)點的承載力高于構件的承載力 ,防止節(jié)點的破壞先干構件的破壞,是確保構件整體性的必要條件,但節(jié)點又不可過強,應允許地震時梁、柱節(jié)點域的板件能產生一定量的剪切屈服變形,以提高整個框架的延性,“強柱弱梁”的道理與鋼筋砼結構一樣,有利于提高框架的防倒塌能力 ;由于構件焊縫的延性,一般低于被連接構件的鋼材延性,因此要求焊縫的承載力應高于被連接鋼材板件的承載力 ,可以使構件的屈服截面避開焊縫而位于鋼板件之中,從而提高構件以至整個結構的延性,螺栓連接的延性等抗震性能優(yōu)于焊縫連接,重要的構件和節(jié)點宜采用高

3、強度螺栓連接。2、柱、梁布置；鋼框架柱截面形式常用的有箱形截面、 h 型截面、十字工形截面等。箱形截面的受彎載力較強,截面性能沒有強、弱軸之分,截面尺寸可以按照兩個方面的剛度強度要求而定,經濟、合理,缺點是需要拼裝焊接,焊接工藝要求高,加工量大；軋制寬翼緣h 型鋼優(yōu)點是加工、桿件連接容易,但有強、弱軸之分，當層高較高時，弱軸的長細比就不容易滿足； 十字形截面鋼柱的兩側剛度都較大， 能很好的承受柱側鋼梁傳來的彎矩。 十字形截面鋼柱的兩側剛度一致， 長細比容易滿足，梁柱節(jié)點也制作方便。鑒于主廠房內大型設備多，樓層荷載很重，加上有時候大層高，大跨度， 使得鋼柱兩側的彎矩均很大，鋼柱本身的軸力也很大，

4、這時候采用十字形截面鋼柱是比較合適的。i字形截面梁的經濟跨度為612m, 一般框架 梁、次梁均選用i字形梁。次梁是鋼結構中數量最多的構件,占結構用鋼量的比例較大。布置次梁時應有利于荷載均勻分布和明確傳力途徑。 鋼次梁一般宜與主梁鉸接相連連續(xù)的組合梁雖可減小梁的跨中彎矩和撓度,但與主梁受彎節(jié)點要求采用栓焊法或在鋼梁上、下翼緣設置鋼蓋板法相連時,將增加較多的焊接工作量，實際工程中很少采用。次梁的間距一般為1.52.5m,在震動設備比較集中，荷載比較大的地方間距還要適量減小。3、樓板布置鋼結構的樓板宜采用壓型鋼板現澆鋼筋砼組合樓板或非組合樓在無抗震設防要求板。 也可同鋼筋砼結構一樣采用鋼筋砼現澆樓板

5、。時 ,可采用予制樓板（限于廠房內埋件較多，不適用）。 組合樓板在使用階段壓型鋼板可作為砼樓板的受拉鋼筋。壓型鋼板鍍鋅量不多 , 板厚不應小于0.75mm在板底需刷防火涂料，目前防火涂料價格還是較高而且量又大,因此采用組合樓板造價一般較高。非組合樓板在使用階段,壓型鋼板不代替砼板的受拉鋼筋,按普通鋼筋砼樓板計算。其承載力在施工階段,要考慮由壓型鋼板承擔未結硬的濕砼板的重量和施工活荷載。壓型鋼板宜采用具有防銹功能的鍍鋅板,板底不需刷防火涂料板厚不應小于o.5mm,壓型鋼板僅做為模板使用。組合樓板、非組合樓板及鋼筋砼樓板均需在鋼梁頂設置圓柱頭栓釘,栓釘需穿透鋼板焊于鋼梁翼緣上，栓釘直徑d根據板跨度

6、大小，13<d<19mm,柱頂間 距一般n 4d栓釘高度高出壓型鋼板頂面 30mm以上，頂面硅保護層厚 度n 15mm。澆注混凝土的壓型鋼板波梢平均寬度不應小于50mm,當在槽內設置栓釘等時，壓型鋼板的總高度不應大于 80mm。二、節(jié)點設計多高層鋼結構節(jié)點的受力狀況比較復雜， 構造要求相當嚴格， 故 節(jié)點的設計至關重要。節(jié)點設計的基本原則：1）、節(jié)點受力應該力求簡捷、明確；2）、保證節(jié)點足夠的強度，后于構件破壞；3）、節(jié)點連接應具有良好的延性，故設計中應采用合理的細部構造，不宜采用約束度大的和易產生層狀撕裂的連接形式；4）、構件拼接一般按等強度原則；5）、盡量簡化節(jié)點構造，以便于加

7、工、安裝。1、梁柱節(jié)點梁柱節(jié)點通常采用剛性連接,并通常采用栓焊混合連接;梁的上、下翼緣用坡口全熔透焊縫與柱翼緣連接,腹板用摩擦型高強度螺栓與柱翼緣上的剪力板連接,原則上梁端彎矩由梁翼緣負擔,梁端剪力由梁腹板承擔 ,在梁的對應位置設置柱的水平加勁肋。對抗震設防的結構,水平加勁肋應與梁翼緣等厚,水平加勁肋與柱采用坡口全熔透焊縫焊接 ,當柱兩側梁高度不等時,每個梁翼緣對應位置均應設置柱的水平加勁肋，加勁肋之間的距離不小于150mm也可設置坡度小于1:3的加勁肋或將截面高度較小的梁腹板高度局部加大,腋部翼緣的坡度不得大于 1:3。2、柱拼接、梁拼接當柱、梁長度大于14-15m左右時，不便于運輸和裝配，

8、需要在工地現場進行拼接。 柱接頭應位于框架節(jié)點塑性區(qū)以外,一般宜在框架梁上方1.3m附近，柱接頭的設計應滿足極限承載力 man 1.2mpc的原則（ma:極限受彎承載力；mpc全塑性受彎承載力）,1字形截面柱的工地接頭 ,翼緣采用全熔透坡口焊接, 腹板用高強度螺栓連接,也可采用焊接,在上柱腹板開k 形坡口 ,要求焊透。 梁接頭應位于框架節(jié)點塑性區(qū)以外，即從梁端算起的1/10跨長并應大于1.6m拼接接頭由；翼緣承擔彎矩,腹板承擔剪力。梁的拼接主要用于梁與柱全焊接節(jié)點的柱外懸臂梁段與中間梁段的連接,連接形式有:翼緣為全溶透焊接,腹板為高強度螺栓連接 ;翼緣、腹板都用高強度螺栓連接;翼緣、腹板都用全

9、溶透焊接。3、框架梁的側向隅撐按抗震設計的框架梁，在梁可能出現塑性較處（通常距柱軸線1/81/10梁跨處），梁上下翼緣均應 設置側向隅撐主梁的側向隅撐三、防銹、防火鋼構件制作完畢后進行噴砂除銹處理，除銹等級sa2.5r結構表 面防護底漆兩道，漆膜總厚度a 60 g,面漆顏色由業(yè)主自定；高強螺栓 連接范圍內的鋼構件接觸面不得涂刷油漆；需要現場焊接構件的焊接 范圍內由現場涂刷油漆；埋入式柱腳在混凝土中部分不得涂刷油漆；鋼 結構在使用過程中應定期進行油漆、 維護。需做防火涂層的鋼材表面 可除銹后只做底漆涂層。主鋼結構出廠時涂覆醇酸防銹底漆，干膜厚度不小于60四，在結構安裝后涂覆與底漆相容的防銹面漆。鋼結構宜采用防火涂料防火，按建筑物耐火等級及構件耐火時限，根據鋼結 構防火涂料應用技術規(guī)范cecs24選用涂料的類別及構造做法。幾 種常用的防火涂料，根據其厚度有：厚型防火涂料（厚度為850毫米，耐火時限可達0.5-3.0小時）一般用于要求極限為2.0小時以上的鋼結構中；薄型