钢结构基本原理范例(3篇)
钢结构基本原理范文
1.1建筑、结构布置及使用功能调查
房屋平面轴线尺寸为37.8m×20.1m，总建筑面积约为1050m2。本工程原设计为电影院，现变更用途作为办公、住宿综合楼；屋面不上人，铺设架空隔热层。本工程为单层空旷房屋，原设计由轴大厅、轴前厅以及轴舞台组成，其轴山墙与相邻的综合楼轴共墙；大厅与前厅、舞台之间不设缝，采用预制桩基础。经现场调查、勘测，现状建筑、结构存在以下主要变更：原设计轴舞台已拆除，并增设斜坡道与综合楼连通；轴大厅屋架由钢筋砼屋架变更为钢桁架；大厅、前厅增设部分隔墙。其余建筑、结构布置与原设计基本相符。其中轴前厅为三层砖混结构，由240mm厚粘土实心砖墙与钢筋砼柱共同承重，楼、屋面板均为预制板，一层层高为4.8m，二层层高为3.6m，三层层高3.0m，房屋高度为12.0m；轴大厅为钢筋砼柱与钢屋架组成的单层排架结构，采用预制板屋面，排架柱标高为7.50m。
1.2结构构件工作状态检查
外观与内在质量：墙体：大厅、前厅增设部分隔墙，前厅后砌墙体与原有结构未咬搓砌筑，与原有结构连接处多处脱裂；大厅增设的墙体未设置基础，现部分墙体明显出现斜裂缝。钢筋砼结构：屋面板局部渗漏，其余钢筋砼结构构件未见明显异常。钢屋架：钢结构构件多处锈蚀，主要出现在桁架杆件双角钢肢背连接处、支承屋面檐口板的钢柱与钢梁及其连接件、屋面支撑系统杆件的端板与螺栓等；个别支座锚栓螺母缺失。大厅屋面大型屋面板：大厅屋面大型屋面板与钢桁架(或墙体预埋端板)未牢靠焊接，支承构造不合理。其他：屋面架空隔热层局部残损根据现场实际条件布置17个测点量测结构倾斜。数据表明，轴出现较大的局部倾斜，其最大倾斜值为H/114，超过规范限值H/250的要求；但除大厅后砌隔墙外，其余上部结构构件未见明显不均匀沉降裂缝，现有倾斜不排除由于施工偏差所导致。实测砌筑砂浆抗压强度推定值为3.7～4.9MPa。砖抗压强度换算值的各项指标可基本满足设计强度等级MU7.5的要求。经现场量测，柱、梁截面尺寸与原设计基本相符。实测柱、梁现龄期砼强度推定值、柱、梁主筋根数与直径均符合设计要求。少数柱箍筋平均间距较设计值偏大。现场检查，墙体为均错缝搭砌，但大厅、前厅的后砌隔墙与原有结构未咬搓砌筑。预制板缝采用混凝土填实，预制板支座处有坐浆，但各楼层预制板面未设置钢筋网细石混凝土面层。各层均设置圈梁，未设置构造柱。
2结构安全性鉴定评级
2.1地基基础
子单元检测数据表明，(5-10)-(G)轴出现较大的局部倾斜，其最大倾斜值为H/114，超过规范限值H/250的要求；但除大厅后砌隔墙外，其余上部结构构件未见明显不均匀沉降裂缝，现有倾斜不排除由于施工偏差所导致。根据不均匀沉降在上部结构中的反应的检查结果，地基基础子单元安全性等级间接评为Bu级。
2.2上部承重结构
钢结构基本原理范文
【关键词】预烧料生产线配料系统精度偏差技术改造产品质量
1概况
上海梅山钢铁股份有限公司磁性材料厂（以下简称“磁材厂”）2万吨预烧料生产线是以热轧铁鳞为主要原料，通过烘干、氧化、配料、球磨、烧结、冷却等工艺生产铁氧体磁性材料。配料系统主要由料仓、控制阀门、称重传感器、输送螺旋、输送皮带等主要设备构成，主要功能是完成原料与小辅料配比过程，配料系统稳定性和配料精度，是影响产品质量好坏的关键控制环节。
2配料系统现状及精度偏差原因分析
从2013年6月份开始，配料系统料仓出现下料不畅，且精度出现较大偏差，每个班次都会出现几组配料不合格，经过数据收集与分析，配料准确率只有91%，对产品质量有很大的影响。通过对配料过程各个环节现场检查和设备厂家技术指导分析，确定配料系统出现偏差主要有以下原因：
1）钢平台的刚性不足，钢梁变形较大，在配料过程中随着配料量的增加，配料精度偏差加大。
2）配料钢结构平台与主厂房钢结构相连，未独立分开，由于配料系统精度要求较高，其它设备振动会影响配料精度。
3）所用配料秤量程是实际料量的2倍，对于计量较少的物料存在精度不足。
4）小辅料配料输送螺旋受场地空间限制，选型长度较短，在配料过程中会出现冲料，影响配料精度。
5）配料料仓下料口为方形口，易出现下料不畅，造成料量不稳，影响配料精度。
3解决方案与施工难点
（一）解决方案：原配料系统设备安装在厂房钢结构上，而且小辅料配料精度要求较高，其它设备振动对配料精度有很大影响。为彻底解决振动干扰，必须重新浇筑基础，安装钢结构，将配料设备安装在新建钢结构上，形成独立的配料系统，阻断振动传递路径。经过多次现场勘验及方案论证，针对问题产生原因，形成了一套切实可行的的解决方案：
1）为消除钢梁变形和其它设备振动对配料精度的影响，重新浇筑混凝土基础，安装钢结构配料平台，将配料秤等设备安装在新建钢结构平台上，脱离与厂房钢结构连接，彻底消除其它设备对配料精度的干扰。
2）根据计量设备选用标准，选用与实际料量相匹配的配料秤，更换现用配料秤。
3）小辅料配料平台改造，安装长度较长的输送螺旋，解决配料过程冲料。
4）更换现用配料料仓，选用锥度更小、下料口为圆形的不锈钢料仓，解决下料不畅问题。
（二）施工难点：本次工程为在线改造，在不影响大生产和其它设备运行的同时，合理安排施工内容，利用有限的生产间隙时间完成旧设备拆除，新设备安装。钢结构施工，受场地局限无法采用吊装机械进行吊安装，只能采用卷扬机配以手拉葫芦进行吊安装，且不能妨碍生产；故具有施工场地狭小，安装难度大，耗用人工多等特点。因此，施工前必须组织施工人员认真勘察每一个作业点，熟悉、掌握每一道施工工艺和质量要求，做好充分的准备，合理安排、密切配合、才能确保工程顺利完成。本次工程设计新建钢结构平台3层，钢材型号为Q235B、钢梁用材为HN400*200、钢柱用材为Φ426*8钢管，安装高度9.3m，钢结构制作完成后运至现场拼装。受厂房钢结构平台局限，Φ426钢柱必须分割为3段再进行现场组装，在不影响原厂房结构安全的同时，在各层平台开孔，确定安装中心，将钢柱安装在新浇筑的混凝土基础上。为确保施工质量及安全，主要采取了以下施工方法及措施：
1）基础混凝土工程：由于施工场地作业空间狭小，无法采用机械施工，只能采用人工放坡的方法开挖和外运；土方开挖前，组织技术人员进行地下管线确认，确认完毕具备施工条件以后，方可动工开挖。土方在开挖过程中按现场技术人员要求放线开挖，做到有顺序施工，由于地坑位于原厂房内，所挖土方必须随挖随运（厂房内无地方堆放，回填时再回运），严格控制好标高，以防超挖；并在地坑北面预留一个500*500*500的集水坑和临时排水沟，用来降低坑底渗水。土方开挖好后，进行验槽后方能进入下道工序施工。在开挖前用钢栏杆进行围护，以防闲杂人员进入。
2）钢结构施工：基础达到规范要求强度后，进行钢结构吊装。安装前应检查复核其定位轴线，基础标高、安装螺栓规格、位置是否符合设计要求和施工验收规范。钢柱、钢梁吊装，吊耳焊接在原有的钢结构梁，检查原有钢结构的牢固程度，吊装用2T手拉葫芦起吊，柱子安装到位后首先临时固定在原有的钢柱上，然后进行钢梁的安装，钢梁的吊装方法同钢柱。作业期间严格执行动火管理制度，由专人负责监火，防止火灾事故发生。根据厂房平台层高，将钢柱分为3段，每层4根，共计12根。第一段安装在预先浇筑好的混凝土基础上，确定好中心位置和垂直度后，将钢柱底板与混凝土基础预埋钢板焊接牢固，安装柱间支撑。第二段钢柱从平台一侧用手拉葫芦导入安装位置，与第一段钢柱进行组对、焊接，定位好以后需测量整段钢柱中心位置和垂直度，防止安装误差累计超差，造成返工处理。第三段钢柱安装与第二段相同，定位好以后，需要测量整段钢柱中心位置和垂直度。钢柱安装完成，进行钢梁吊装，需要注意的是，此时新钢结构平台已经形成，但生产还在进行，配料系统依旧还在使用，还不能将配料平台与厂房钢结构脱离，需要与生产协调最佳停机时间，争取在不影响生产的同时，完成最后一步：钢结构平台切换与设备安装。
3）设备拆除、安装：在生产备料充足的条件下，利用生产间隙时间，将配料系统平台与厂房钢结构连接拆除，安装在新建钢结构上。设备安装位置处于平台与输送皮带之间，作业空间狭小，设备拆除、安装时很容易对已经安装就位的设备造成损伤。这一施工阶段，必须充分利用生产间隙时间，完成设备安装、调试，在合理安排施工内容同时，加强现场监管，避免发生意外情况影响生产线生产。
4）安全防范措施：根据本次工程施工难点，制定周密的安全措施，也是本次工程顺利竣工的关键环节。配置专职安全员，负责日常安全生产工作，各职能部门在各自相应的工作范围内，对安全生产负责，使工程施工得以安全顺利进行。班组中严格执行班前、班中、班后检查的“三检制度”，及时排除各种隐患。各专业施工开始前，实行两级交底，即项目技术负责人对各专业工长进行安全技术交底，专业工长对生产班组进行安全生产实施措施交底，保证每一位施工人员熟悉作业范围危险源，提前做好防护措施。
4结束语
本次工程2013年10月4日开始混凝土基础施工，11月1日施工结束，对配料系统原来存在问题进行了针对性的解决，充分利用厂房位置进行合理布局，保证了工程安装需要，施工质量较好，现场施工未发生质量和安全违规行为。该项目按时间节点竣工，配料系统稳定性和精度有较大幅度提高，通过改造前后配料数据统计与分析，改造前配料准确率91%，改造后配料准确率97%，改造后配料准确率提高了6个百分点，产品质量得到了可靠保障。同时，小辅料配料时间由原来需要5分钟，缩短为2分钟，配料系统设备功能精度也较原来有了进一步提高。
参考文献
钢结构基本原理范文篇3
关键词：案例教学法；钢结构课程；一体化教学；教学研究
中图分类号：G6420；TU391文献标志码：A文章编号：10052909（2016）03006804钢结构代表了未来建筑结构发展的新模式[1]，但相关专业技术人员严重缺乏，已成为目前影响整个钢结构行业健康快速发展的“瓶颈”，大力推进人才强企战略成为推动建筑钢结构发展的重要战略之一[2]。作为专业人才培养主要渠道之一的国内各高校，为了使学生更好地适应钢结构行业企业的需要，对钢结构课程教学进行了一系列的研究，主要包括：（1）钢结构专业人才培养现状调查、钢结构专业人才培养目标；（2）钢结构课程教学特点、当前钢结构课程教学中存在的问题、教学改革方向和措施；（3）钢结构课程教学团队建设；（4）钢结构课程群设计及学时安排；（5）教学内容、教学方法、教学模式、教学手段的改革等。
上述众多的研究都提出采用案例教学法有利于提高学生综合应用能力，但在实施过程中面临的问题是：在钢结构设计原理、钢结构设计、课程设计、毕业设计等教学各环节采用的案例零散、相互间无联系，导致各课程各环节各自为政，不利于学生整体设计思维的建立和对所学知识的融会贯通。且大多数教材所提供的工程案例，直接采用结构软件计算结果，计算过程和施工图简略，无法为在课程设计、毕业设计中需进行手工计算的学生提供有效参考，不利于学生对设计理论的理解和应用。本文将对钢结构课程案例设计及以案例为主线的一体化教学进行研究。一、案例设计
（一）案例的设计原则
以案例为主线的一体化教学中，案例是教学目标实现的关键，在进行案例的选择与设计时主要考虑以下几点：
1.以满足教学需要为前提
案例是为教学服务的，它作为整个教学活动的主线，首先要满足教学内容的需要，能基本涵盖教学大纲中的主要理论知识点。其次，要满足教学目标的需要，每个案例要向学生传授哪些理论知识、能解决哪些实际工程问题、能培养学生哪些方面的能力，都需要预先进行设计和考虑[3]。
2.以实用、够用为原则
通过以案例为主线的钢结构课程一体化教学，学生在课程学习结束后就能进行常规钢结构项目的结构设计。而不同结构体系的设计方法及适用规范都会有所不同，在有限的教学学时内，通常只能对常见结构体系的设计进行讲授。因此在进行案例选择时，应结合钢结构行业发展现状及未来趋势，以实用和够用为原则，选择具有广泛应用性和代表性的案例。
3.以学生应用能力培养为核心
本文所研究的教学改革的最终目标是提高学生对钢结构理论知识的综合应用能力。所选案例首先在内容上应具有完整性和综合性，有利于学生将零散的理论知识系统化，培养学生整体设计思维意识。其次，所选案例在难度上应符合学生的认知能力。学生在开始课程学习之前，对钢结构一无所知。而一个实际工程项目往往较复杂，不仅包含大量的背景信息和前提条件，还涉及多领域、多学科的知识。过于繁杂庞大的项目容易让学生找不到方向和重点，造成较大的学习压力。因此案例的选择与设计应符合学生由易到难、循序渐进的认知过程，可结合理论教学内容对实际工程项目进行适当简化后作为教学案例。
（二）钢结构课程案例设计
以笔者所在学校（应用型本科）为例，钢结构理论课程主要开设钢结构设计原理（32学时）、钢结构设计（32学时），实践环节包括课程设计（1周）和毕业设计。设计原理课程内容重点是构件（轴心受力、受弯、压弯和拉弯）设计、焊缝连接设计和螺栓连接设计；钢结构设计课程内容重点是普通钢屋架单层厂房设计、轻型门式刚架结构设计、多层钢框架结构设计；课程设计要求学生完成一榀钢桁架的设计；毕业设计选题为轻型门式刚架结构或多层钢框架结构。
钢结构课程一体化教学过程中，案例所肩负的任务是要将钢结构所有课程、所有教学环节和绝大部分知识点串连起来，使各课程间相互联系和衔接得更加紧密，使理论教学与实际应用之间过渡得更加自然，从而改变传统教学中各课程各自为政、例题零散相互间无联系、理论环节与实践环节脱节的现状。综合考虑教学内容的适应性、教学实施的可操作性、工程实际应用的广泛性，确定三大案例，如表1所示。表1钢结构课程案例案例名称案例内容案例1：某钢屋架设计（角钢桁架）基本资料；支撑布置；荷载计算；内力计算；杆件设计；节点设计；施工图案例2：某单层仓库设计（门式刚架结构）基本资料；结构布置；围护结构设计；抗风柱设计；支撑设计；檩条设计；墙梁设计；刚架设计；施工图案例3：某多层试验楼设计（多层钢框架）基本资料；结构布置及材料选择；构件截面初选；荷载计算；内力计算；荷载效应组合；构件截面设计；节点连接设计；施工图案例的编写应注意：（1）计算过程要详细。在实际工作中，结构设计计算通常由软件完成。但为加强学生对基本设计理论的理解，课程设计和毕业设计环节中，一般要求学生手算为主、软件计算为辅。案例的计算过程应尽可能的详细，尤其在荷载取值、内力计算、荷载效应组合等方面，这样才能给学生完成课程设计或毕业设计提供有效参考。（2）施工图应达到一定深度。钢结构施工图具有符号多、标注多、节点详图多等特点，与之前学生熟悉的钢筋混凝土结构施工图在表达方式、内容等方面都有很大的不同，因此，与案例配套的施工图应达到一定深度，以便于学生在识读、模仿绘图的过程中掌握钢结构施工图的绘制内容及常规表达方法。
二、以案例为主线的钢结构课程一体化教学研究与实践
（一）一体化教学活动整体设计
赫尔巴特说：“如果缺乏背景经验，任何新的感知根本就没有任何意义可言。”在对以案例为主线的钢结构课程一体化教学活动进行整体设计时，关键在于如何通过案例这条主线，把钢结构课程所有教学环节和主要理论知识点串联起来，以工程案例为载体，通过教师的引导，将学生处于真实问题的情境之中，并带着问题设身处地地思考，寻求问题的解决方法，进行探索式的学习，在获取专业理论知识的同时体验职业思维方法，培养分析、解决问题的能力和对理论知识的综合应用能力。
以钢桁架、门式刚架、多层钢框架三大案例为载体，开展钢结构课程一体化教学的总体思路如图1所示。由于同一案例往往涉及不同章节甚至不同课程的教学内容，在教学过程中，如何帮助学生理清脉络把握主线、实现课程间的融合衔接是关键。同一案例用在不同课程教学中，其侧重点也是不一样的。原理课程关注的是案例中单一构件、节点在内力已知情况下的截面设计和连接设计；设计课程则侧重于通过案例帮助学生完成整体设计思路的构建；在课程设计和毕业设计实践环节，目的是让学生在参考、模仿案例完成任务的过程中，进一步巩固和强化学习效果，实现对前两门课所学理论知识的综合运用。
（二）案例为主线的教学实践
以案例为主线开展理论教学，每一节课都是一个单独的案例教学活动。由于受学时限制，传统案例教学中很重要的课堂讨论等互动环节很难充分的开展。如何通过合理的课堂设计，把握好理论教学与案例分析的节奏，达到理论知识实现应用转化的最终目标就成为关键。基本思路是：基于案例中呈现的问题，以问题解决为指向完成理论教学。主要过程是：（1）问题铺垫：基于案例背景，结合教学内容引导学生分析需解决的问题（做什么）；（2）理论讲解：针对案例需解决的问题进行基本设计理论知识的讲解（怎么做）；（3）实践应用：帮助学生运用所学理论知识解决案例相关问题（怎么用）。
通过案例构建真实的实践氛围进行基本理论的讲授，以案例阐述理论，最大限度地减轻学生的认知负荷，不仅让学生知道“学什么”，更重要的是知道“学了可以做什么，怎么做”，体验到用所学理论知识解决工程实际问题的成就感，减少了单纯学习理论知识的枯燥感和迷茫感。
（三）教学效果反馈与评价
教学评价是检验教学效果的重要方式之一，是教师进行教学反思的依托。学生是教学活动的参与者和受益者，对教学效果的好与坏最有发言权。根据教学改革拟达成的目标，对学院2010级、2011级土木工程专业学生进行不具名问卷调查，结果如图2所示。
图22010级、2011级土木工程专业调查问卷结果实践证明，通过以案例为主线的钢结构课程一体化教学改革取得良好的教学效果。最大的收获在于，学生在“提出问题”与“寻求解答”的交互中完成了由“被动学习”到“主动学习”的转变，在“案例”与“理论”交叉学习的过程中完成了从基本理论到实际应用的转换。整个教学过程，对于学生而言，不仅仅是单纯理论知识的学习过程，而是一个将零散知识逐渐系统化的过程，更是一个应用能力培养和提升的过程。同时，教师在案例预设、教学实践与反思的过程中也不断成长，实现了教学相长。
三、结语
通过案例这条主线贯穿钢结构理论教学和实践教学环节，加强了基本设计理论、构件设计、结构整体设计三个层次教学的纵向联系，实现了钢结构设计原理、钢结构设计、课程设计、毕业设计一体化教学。通过案例阐述理论，有利于教师“教”和学生“学”，有利于改变学生学习过程中只见树木不见森林、应用所学理论知识解决实际工程问题能力差的现状，有利于学生综合应用能力的培养和整体设计思维的建立。
参考文献：
[1]李永平.我国钢结构建筑行业发展研究[J].上海建材，2012（5）：12-13.
[2]云朋.钢结构建筑市场应用型人才需求与钢结构教学改革[J].西南科技大学（高校研究），2011（4）：55-57.
[3]刘文燕.案例教学法在刑法教学中的应用[J].教育探索，2014（12）：56-57.
