發布時間：2023-03-22 17:36:16
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的剛架結構設計論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
【關鍵詞】鋼筋混凝土；框架結構；計算簡圖
1 前言
20世紀90年代以后，隨著我國鋼材量的不斷提高，鋼一混凝土組合結構在建筑行業得到了迅速發展，隨著建筑造型和建筑功能要求日趨多樣化，無論是工業建筑還是民用建筑，在結構設計中遇到的各種難題也日益增多，因而作為一個結構設計者需要在遵循各種規范下大膽靈活的解決一些結構方案上的難點、重點。
2 框架結構方案構思時應考慮以下幾點
2.1 結構的傳力路線應簡捷明了。在荷載作用下，結構的傳力路線越短、越直接，結構的工作效能越高，'所耗費的建材也就越少。
2.2 從力學觀點看，在民用和公共建筑的平面布局中，應當盡量使柱網按開間等跨和進深等距(或近似于等距)布置，這樣可以相應減少邊跨柱距，也可以充分利用連續梁的受力特點以減少結構中的彎距，可以使各跨梁截面趨于一致，而提高結構的整體剛度。
2.3 結構方案還應結合工程地質情況和建筑功能要求綜合考慮。
3 應從概念設計上著手注意幾個問題
3.1 關于強柱弱梁節點。這是為了實現在罕遇地震作用下，讓梁端形成塑形鉸，柱端處于非彈性工作狀態，而沒有屈服，但節點還處于彈性工作階段。強柱弱梁措施的強弱，也就是相對于梁端截面實際抗彎能力而言柱端截面抗彎能力增強幅度的大小，是決定由強震引起柱端截面屈服后塑性轉動能否不超過其塑性轉動能力，而且不致形成"層側移機構"，從而使柱不被壓潰的關鍵控制措施。柱強于梁的幅度大小取決于梁端縱筋不可避免的構造超配程度的大小，以及結構在梁、柱端塑性鉸逐步形成過程中的塑性內力重分布和動力特征的相應變化。因此，當建筑許可時，盡可能將柱的截面尺寸做得大些，使柱的線剛度與梁的線剛度的比值盡可能大于1，并控制柱的軸壓比滿足規范要求，以增加延性。驗算截面承載力時，人為地將柱的設計彎距按強柱弱梁原則調整放大，加強柱的配筋構造。梁端縱向受拉鋼筋的配筋不得過高，以免在罕遇地震中進入屈服階段不能形成塑性鉸或塑性鉸轉移到立柱上。注意節點構造，讓塑性鉸向梁跨內移。
3.2 關于"強剪弱彎"措施：強剪弱彎是保證構件延性，防止脆性破壞的重要原則，它要求人為加大各承重構件相對于其抗彎能力的抗剪承載力，使這些部位在結構經歷罕遇地震的過程中以足夠的保證率不出現脆性剪切失效。對于框架結構中的框架梁應注意抗剪驗算和構造，使其滿足相關規范要求。
3.3 注意構造措施。
3.3.1 對于大跨度柱網的框架結構，在樓梯間處的框架柱由于樓梯平臺梁與其相連，使得樓梯問處的柱可能成為短柱，應對柱箍筋全長加密。這一點，在設計中容易被忽視，應引起重視。
3.3.2 對框架結構外立面為帶形窗時，因設置連續的窗過梁，使外框架柱可能成為短柱，應注意加強構造措施。
3.3.3 對于框架結構長度略超過規范限值，建筑功能需要不允許留縫時，為減少有害裂縫(規范規定裂縫寬度小于0.3mm)，建議采用補償混凝土澆筑。采用細而密的雙向配筋，構造間距宜小于150mm，對屋面宜設置后澆帶，后澆帶處按構造措施宜適當加強。
3.3.4其它構造措施限于篇幅，這里不再贅述，請詳見新規范。
4 結構計算方面的問題
4.1 計算簡圖的處理
結構計算中，計算簡圖選取的正確與否，直接影響到計算結果的準確性，其中比較典型的是基礎梁的處理。一般情況下，基礎梁設置在基礎高度范圍內，作為基礎的一部分，此時結構的底層計算高度應取基礎頂面至一層樓板頂面的高度。基礎梁僅考慮承擔上部墻體荷載，構造滿足普通梁的要求即可。當按規范要求需設置基礎拉梁時，其斷面和配筋可按構造設計，截面高度取柱中心距的1／12～1／18，縱向受力鋼筋取所連接的柱子的最大軸力設計值的10％作為拉力來計算。但是，當基礎埋深過大時，為了減少底層的計算高度和底層的位移，設計者往往在±0．000以下的某個適當位置設置基礎拉梁。此時，基礎拉梁應作為一層輸入，底層計算高度應取基礎頂面至基礎拉梁頂面的高度，二層計算高度應取基礎拉梁頂面至一層樓板頂面的高度。拉梁層無樓板，應開洞處理，并采用總剛分析方法進行計算?；A拉梁截面及配筋按實際計算結果采用。若因此造成底層框架柱形成短柱，應采取構造措施予以加強。另一個需要注意的是，當框架結構的電梯井道采用鋼筋混凝土井壁時(設計時應盡量避免)，計算簡圖一定要按實際情況輸入，否則可能會造成頂部框架柱設計不安全。
4.2 結構計算參數的選取
4.2.1 設計基本地震加速度值
《建筑抗震設計規范》(GB50011一2001)中規定：抗震設防烈度為7度時，設計基本地震加速度值分別為0.1g和0.15g兩種，抗震設防烈度為8度時，設計基本地震加速度值分別為0.2g和0.3g兩種，這與89規范差別較大。計算中應嚴格注意地震區的劃分，選取正確的設計基本地震加速度值，這一項對地震作用效應的影響極大。
4.2.2 結構周期折減系數
框架結構由于填充墻的存在，使結構的實際剛度大于計算剛度，計算周期大于實際周期，因此，算出的地震作用效應偏小，使結構偏于不安全，因而對結構的計算周期進行折減是必要的。折減系數可根據填充墻的材料及數量選取0.7～0.9。
4.2.3 梁剛度放大系數
SATWE或TAT等計算軟件的梁輸入模型均為矩形截面，未考慮因存在樓板形成T型截面而引起的剛度增大，造成結構的實際剛度大于計算剛度，算出的地震剪力偏小，使結構偏于不安全。因此計算時應將梁剛度進行放大，放大系數中梁取2．0、邊梁取1．5為宜。
4.2.4 活荷載的最不利布置
多層框架，尤其是活荷載較大時，是否進行活荷的最不利布置對計算結果影響較大。即使選用程序中給定的梁設計彎矩放大系數，也不一定能反映出工程的實際受力情況，有可能造成結構不安全或過于保守。考慮目前的計算機計算速度都比較快，作者建議所有工程都應進行活荷載的最不利布置計算。
4.3 獨立梁箍筋計算結果需復核
《混凝土結構設計規范》(GB50010-2002)中規定：對集中荷載作用下的獨立梁，應按公式進行計算，且集中荷載作用點至支座間的箍筋，應均勻配置。但SATWE軟件計算梁箍筋時，未考慮獨立梁這一情況，都按公式 進行計算，有時會造成計算結果偏小，設計中若遇到有獨立梁存在的情況，應對梁箍筋的計算結果進行手算復核。
5 設計構造方面的問題
5.1 框架節點核芯區箍筋配置應滿足要求對于規范中規定的框架柱箍筋加密區的箍筋最小體積配箍率的要求，絕大部分設計人員都能給予足夠的重視，但對于《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)中規定的"一、二、三級框架節點核芯區配箍特征值分別不宜小于0.12、0.10、0.08且體積配箍率分別不宜小于0.6％、0.5％ ，0.4％。"設計中經常被忽視，尤其是柱軸壓比不大時，常常不滿足要求。這一規定是保證節點核芯區延性的重要構造措施，應嚴格遵守。
5.2 底層框架柱箍筋加密區范圍應滿足要求建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)中規定："底層柱，柱根處箍筋加密區范圍為不小于柱凈高的1/3"這是新增加的要求，設計中應重點說明
5.3 框架梁的縱向配筋率應注意
《建筑抗震設計規范》(GB50011一2001)中規定："當框架梁梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2％時，梁箍筋最小直徑的數值應比表6.3.3中規定的數值增大2mm。"在目前設計中，這一規定常被忽視，造成梁端延性不足。
5.4 框架梁上部縱筋端部水平錨固長度應滿足要求
《混凝土結構設計規范》(GB50010-2002)中規定："框架端節點處，當框架梁上都縱筋水平直線段錨固長度不足時，應伸至柱外邊并向下彎折，彎折前的水平投影長度不應小于0.4LaE。" 當框架柱截面尺寸小于400×400mm時，應注意梁上部縱筋直徑的選擇，否則這一項要求不容易得到保證。
關鍵詞 ：輕型鋼結構 門式剛架 優化
Abstract: the door frame is typical of light steel structure, it has to save material, construction period is short and other advantages, and thus as the current domestic industry workshop of the most widely applied in the design of light steel structure. The door frame of the design and construction of steel structure with ordinary compared both consistency, the door frame characteristics of lies mainly in its node, the paper summarizes the door frame design of some key points of the design, bring up for the designers
Keywords: light steel structure the door frame of optimization
中圖分類號：TU328 文獻標識碼：A文章編號：
隨著科學技術的發展，生產力水平的提升，我國鋼產量的不斷提高、種類不斷豐富。彩色壓型鋼板生產的迅速發展，為輕型剛結構房屋的發展奠定了良好的物質基礎。輕型鋼結構房屋具有跨度大自重輕，費用低，施工迅速，施工污染環境少、造型簡潔大方，以及可重復利用等優點，在工業廠房、倉庫、展廳等工業與公共建筑的中得到了越來越多的應用和發展。
1 門式剛架的形勢及特點
鋼架結構是粱 、柱單元構件的組合體，是柱與直線型、弧線型、 折線型橫梁鋼性連接的承重骨架體系。其形式種類繁多 ，在單層廠房及倉庫中，應用較多的為單層單跨，雙跨或多跨的雙坡門式剛架，它可根據通風 、采光的需要設置天窗 、通風屋脊和采光帶等 。
門式鋼架的整個構件橫截面尺寸較小，可以有效地利用建筑空 間 ，從而降低房屋的高度 ，減小建筑體積 ，在建筑造型上也較簡潔美觀，其次，鋼架構件的剛度較好 ，其平面內、外的剛度差別較小，為制作 、運輸 、安裝提供有利的條件 。
1.1門式鋼架 的結構形式
門式鋼架的結構形式多種多樣。按構件體系分，有實腹式與格構式 ；按橫截面組成分 ，有等截面與變截面。實腹式鋼架的橫截面一般為H型 ，少數為z型 ；格構式的橫截面為矩形或三角形 ；按結構選材分 ，有普通型剛、薄壁型鋼 、鋼管或鋼板焊成 。
1.2門市剛架的特點
（1）采用輕型屋面，可減小梁柱截面及尺寸，可以降低房屋的高度，從而有效地利用建筑空間，減小建筑體積，在建筑造型上也較為簡潔美觀。
（2）在多跨建筑中可做成一個屋脊的大雙坡屋面，為長坡面排水創造了條件。中間柱可減少橫梁的跨度，從而降低造價。中間柱可采用鋼管制作的上下鉸接搖擺柱，占用空間小。
（3）跨度較大的鋼架可采用改變腹板高度、厚度及翼緣寬度的變截面。
（4）鋼架的腹板允許其部分失穩，利用其屈曲后的強度，即按有效寬度設計，可減小腹板厚度，不設或少設橫向加勁肋。
（5）豎向荷載通常是設計的控制荷載，由于結構自重很輕，地震作用一般不起控制作用，使結構設計大為便捷。
（6）支撐可做的較輕便，將其直接或節點板與鋼架相連。在非抗震區也可采用張緊的圓鋼。
（7） 結構構件可全部在工廠制作，工業化程度高。結構單元可根據運輸條件劃分 ，單元之建存現場用螺栓相連 ，安裝方便快速。基礎簡單，土建施工量小。
2 輕型結構門式鋼架設計要點
2.1合理跨度的確定
廠房的跨度主要由生產工藝流程和使用功能決定。如何確定經濟跨度，在滿足生產工藝和使用要去的基礎上，應根據廠房的高度進行確定。通常，在柱高、荷載不變的情況下，適當增加廠房的跨度，剛架的用鋼量增加并不顯著，而且這樣可節省空間，降低基礎造價，節約的成本較為客觀。通過大量計算發現當檐口高度為 6米 、柱距為 7.5米 、荷載不變的情況下 (恒載 0.4KN／m2，活 載 0.5 KN／m2 ，基本風壓 0.4 KN／m2，無吊車)，跨度在18～48m之間的剛架單位用鋼量 (Q235―B)為18～35kg／m2; 當檐高為 12m時(其他情況同上 )，跨度在 18～48m之間的剛架用鋼量 (Q235―B)為 25～40kg／m2，當檐高超過 18m時，宜采用多跨剛架(中間設搖擺柱)，其用鋼量較單跨剛架節約 16.7％左右，因此 ，設計人員應根據實際情況在選擇方案時，應選擇較為經濟的跨度，不宜盲目追求大跨度 。
2.2剛架最優間距的確定。
剛架的間距與剛架的跨度、屋面荷載、檁條形式等因素有關 ，在剛架在跨度較小的情況下 ，選用較大的剛架間距 ，增加檁條的用鋼量是不經濟的，因此從綜合經濟分析的角度看，確定合理的柱距才能既節約鋼材，又能使設計真正作到定型化、專門化、標準化以及輕型化 。從而推動門式剛架輕鋼房屋結構體系在我國的發展。經過大量計算，筆者發現：隨著柱距的增大，剛架的用鋼量比例是逐漸下降的，但當柱距增大到一定數值后 ，剛架的用鋼量隨著柱距的增大下降的幅度較為平緩。而其他如檁條、吊車梁、墻梁的用鋼量隨著柱距的增大而增加，就房屋的總用鋼量而言 ，隨柱距的增大先下降而后又上升。―般情況下 ，門式剛架最優間距應在 6―9m之間，柱距不宜超過 9m，超過 9m時，屋面檁條與墻架體系的用鋼量增加太多，綜合造價并不經濟。
2.3確定科學的結構力學模型
輕型門式剛架的形式多種多樣，柱腳和基礎通常做成鉸接，多跨剛架的中柱多采用搖擺柱。但當柱高較大時，為控制風荷載作用下的柱頂位移，柱腳宜做成剛接，多跨剛架的中柱與橫梁的連接也宜采用剛架，多跨剛架的中柱與橫梁的連接也宜采用剛接，多跨剛架宜做成多坡，較為節省鋼材。門式鋼架一般采用實腹式變截面和柱來適應彎矩變化，以達到節約鋼材的目的。除腹板高度變化外，厚度也可根據需要變化；上下翼緣可用不同截面；相鄰單元的翼緣也可采用不同截面。因此，影響整個剛架用鋼量的因素有上翼緣的寬度、厚度 ；下翼緣的寬度 、厚度 ；腹板的厚度；構件大頭 、小頭的高度 ；而且這些因素之間也互相影響，互相不獨立。柱通常為楔形桿件，楔形柱的最大截面高度取最小截面高度 的 2～3倍為最優截面，門式剛架腹板主要以抗剪為主，翼緣以抗彎為主，在無振動荷載作用下，可充分利用腹板屈曲后強度分析構件強度和穩定性，將構件設計成為高而窄的截面形式(最小截面高度宜取跨度的 1／45～1／60，截面高寬比一般為 3～5)，PKPM系列軟件的 STS模塊截面最優化比較簡單易行的方法是按照構件內力來調整內力來調整尺寸，經過試算確定重量最小的截面。這種方法不但計算次數少，而且可以人工干預截面優化范圍，快速的得到比較理想的截面尺寸。構件的平面外穩定可通過設置隅撐來保證，為使結構具有可靠的整體穩定性，縱向通常設置由十字交叉圓鋼組成的屋面橫向水平支撐，同事，應在柱頂和屋脊設置剛性桿。在實際工程中，當屋面與檁條連接可靠時，可利用型鋼檁條兼做剛性桿。有條件時，檁條可設計成連續檁條，檁條平面外應根據具體情況設置相應拉條。
3 結束語
隨著門式鋼結構在工業與民用建筑中的廣泛應用，提高鋼結構工程設 計水平顯得日益重要。對越來越多從事輕型房屋鋼結構上程設計工作的從業人員 ，除要求掌握專業理論知識外 ，還必須了解輕型房屋鋼結構工程的制作安裝工藝 、現場環境和相關情況，更深入地理解和 掌握規范 ，只有通過精心和合理的沒計 ，才能使輕型房屋鋼結構得到更大的發展 。
參考文獻 ：
【l】樊永華．門式剛架設計應注 意的 問題［J］PKPM新天地，2008(3)：25 27．
【2】《輕型鋼結構設計手冊》編輯委員會. 輕型鋼結構設計手冊2006年第二版：203
【3】《鋼結構設計手冊》編輯委員會.鋼結構設計手冊（上冊）2004年1月第三版：413
第一作者簡介
姓名 張嚴方 性別 女 出生年 83.12 職稱 助理工程師
論文題目 關于工業廠房設計中輕型門式剛架的優化 文章編號
單位名稱 國家糧食儲備局西安油脂科學研究設計院 郵編 710082
基金項目編號
1.1預埋地腳螺栓與砼短柱邊距離過近。在剛架吊裝時，經常不可避免的會人為產生一些側向外力，而將柱頂部砼拉碎或拉崩。在預埋螺栓時，鋼柱側邊螺栓不能過于靠邊，應與柱邊留有足夠的距離。同時，砼短柱要保證達到設計強度后，方可組織剛架的吊裝工作。
1.2往往容易遺忘抗剪槽的留設和抗剪件的設置。柱腳錨栓按承受拉力設計，計算時不考慮錨栓承受水平力。若未設置抗剪件，所有由側向風荷載、水平地震荷載、吊車水平荷載等產生的柱底剪力，幾乎都有柱腳錨栓承擔，從而破壞柱腳錨栓。
1.3柱腳底板與砼柱間空隙過小，使得灌漿料難以填入或填實。一般二次灌料空隙為50mm。
1.4有些工程地腳螺栓位置不準確，為了方便剛架吊裝就位，在現場對底板進行二次打孔，任意切割，造成柱腳底板開孔過大，使得柱腳固定不牢，錨栓最小邊（端）距亦不能滿足規范要求。
2梁、柱連接與安裝
2.1多跨門式剛架中柱按搖擺柱設計，而實際工程卻把中柱與斜梁焊死，致使實際構造與設計計算簡圖不符，造成工程事故。所以，安裝要嚴格按照設計圖紙施作；
2.2翼緣板與加厚或加寬連接板對接焊縫時，未按要求做成傾斜度的過渡。對接焊縫連接處，若焊件的寬度或厚度不同，且在同一側相差4mm以上者，應分別在寬度或厚度方向從一側或兩側做成坡度不大于1：2.5（1：4）的斜角。
2.3端板連接面制作粗燥，切割不平整，或與梁柱翼緣板焊接時控制不當，使端板翹曲變形，造成端板間接觸面不吻合，連接螺栓不得力，從而滿足不了該節點抗彎受拉、抗剪等結構性能。
2.4剛架梁柱拼接時，把翼緣板和腹板的拼接接頭放在同一截面上，造成工程隱患。拼接接頭時，翼緣板和腹板的接頭一定要按規定錯開。
2.5剛架梁柱構件受集中荷載處未設置對應的加勁肋，容易造成結構構件局部受壓失穩。
2.6連接高強螺栓不符合《鋼結構用扭剪型高強度螺栓連接的技術條件》或《鋼結構用高強度大六角頭螺栓、大六角頭螺母、墊圈型式尺寸與技術條件》的相關規定。高強螺栓擰緊分初擰、終擰，對大型節點還應增加復擰。擰緊應在同一天完成，切勿遺忘終擰。一定要在結構安裝完成后，對所有的連接螺栓應逐一檢查，以防漏擰或松動。
2.7有些工程中高強螺栓連接面未按設計圖紙要求進行處理，使得抗滑移系數不能滿足該節點處抗剪要求。必須按照設計要求的連接面抗滑移系數去處理。
2.8有的工程缺乏有針對性的吊裝方案，吊裝剛架時，未采用臨時措施保證剛架的側向穩定，造成剛架安裝倒塌事故。應先安裝靠近山墻的有柱間支撐的兩榀剛架，而后安裝其他剛架。頭兩榀剛架安裝完畢后，應在兩榀剛架間將水平系桿，檁條及柱間支撐，屋面水平支撐，隅撐全部裝好，安裝完成后應利用柱間支撐及屋面水平支撐調整構件的垂直度及水平度，待調整正確后方可鎖定支撐，而后安裝其他剛架。
3檁條、支撐等構件的制作安裝
3.1為了安裝方便，隨意增大、加長檁條或檁托板的螺栓孔徑。檁條不僅僅是支撐屋面板或懸掛墻面板的構件，而且也是剛架梁柱隅撐設置的支撐體，設置一定數量的隅撐可減少剛架平面外的計算長度，有效的保證了剛架的平面外整體穩定性。若檁條或檁托板孔徑過大過長，隅撐就失去了應有的作用。
3.2隅撐角鋼與鋼梁的腹板直接連接，當剛架受側向力時，使腹板在該處局部受到側向水平力作用，容易導致鋼梁局部側向失穩。
3.3有的工程所用檁條僅用電鍍，造成工程尚未完工，檁條早已生銹。檁條宜采用熱鍍鋅帶鋼壓制而成的檁條，且保證一定的鍍鋅量。
3.4因墻面開設門洞，擅自將柱間垂直支撐一端或兩端移位。同一區隔的柱間支撐、屋面水平支撐與剛架形成縱向穩定體系，若隨意移動其位置將會破壞其穩定體系。
3.5有些單位為了節省鋼材和人工，將檁條和墻梁用鋼板支托的側向加勁肋取消，這將影響檁條的抗扭剛度和墻梁受力的可靠性。故施工單位不得任意取消設計圖紙的一些做法。
3.6有的單位擅自增加屋面荷載，原設計未考慮吊頂或設備管道等懸掛荷載，而施工中卻任意增加吊頂等懸掛荷載，從而導致鋼梁撓度過大或坍塌。任何單位均不得擅自增加設計范圍以外的荷載。
3.7屋面板未按要求設置，將固定式改為浮動式，使檁條側向失穩。往往設計檁條時，會考慮屋面壓型鋼板與冷彎型鋼檁條牢固連接，能可靠的阻止檁條側向失穩并起到整體蒙皮作用。
3.8剛性系桿、風拉桿的連接板設置位置高低不一，使得水平支撐體系不在同一平面上，從而影響剛架的整體穩定性。剛性系桿與風拉桿構成水平支撐體系，其設置高度在同一坡度方向應保持一致。
目前，我國鋼結構住宅產業已進入一個新的發展階段，有關規范和標準已經出臺，國內鋼材產量充足，有了一批鋼結構住宅試點與示范的建設經驗和科技成果，鋼結構住宅的發展已具備了較好的物質和技術基礎。當然，在鋼結構住宅發展方面，還有一些技術問題有待解決。鋼結構住宅的推廣還需要做大量的工作，完善不同類型結構設計規范和施工技術標準，研制新型的輕質保溫墻體材料以及與住宅部品的配套問題，同時還要廣泛宣傳開發輕鋼住宅的益處，讓更多的開發商、設計師和用戶認識了解鋼結構住宅的優點。
參考文獻
[1]劉玉株.鋼結構住宅技術問題討論.建筑創作，2003年2月.
[2]陳祿如等.攻克關鍵技術推動鋼結構住宅發展.建設科技，2003年12月.
【關鍵詞】力矩分配法；力矩-剪力分配法；應用力學基礎
【Abstract】 Illustrate our point of view through two examples： 1.The key to construction engineering professional talent training is improve the professional quality， strengthening the application of mechanical basis . Method of moment distribution should not be eliminated in teaching. 2. The computer is a powerful tool for numerical analysis of engineering and technical personnel， in the field of engineering design， the rational use of computer and calculation speed should be strengthened， and strengthen the leading role of the designer， present engineering design field blindly rely on computer inverted status should be corrected.
【Key words】Moment distribution method；Moment -shear force distribution method；Foundation of applied mechanics
1. 對于一種經典的結構計算方法，其力學原理的詮釋對夯實專業基礎是重要的。
1.1 我們在總結力矩分配法和剪力分配法原理基礎上提出的力矩-剪力分配法[1][2]可較好地說明掌握計算方法力學原理的重要性。眾所周知，力矩分配法只適用于只有轉角為未知量的剛架、連續梁或以剪力靜定桿為抗側構件的剛架（無剪力分配法），其分配過程的力學原理[1][3]可簡述為：首先用剛臂約束結點各分配結點的轉角，這時各桿端有固端彎矩作用，同時約束剛臂上作用有不平衡力矩。分配過程是逐一地輪回釋放每個分配結點剛臂約束，即在分配結點反向施加不平衡力矩，這一過程使圍繞分配結點的桿近端平衡，同時使圍繞該結點的桿端轉角更接近實際變形。
1.2 剪力分配法則適用于只有側移為未知量的剛架，其力學原理[1]可簡述為：首先用支桿約束各樓層側移，計算出支桿上作用的不平衡樓層剪力，拆去支桿的分配過程即在各樓層反向施以該樓層剪力，樓層剪力的側移彎矩由同層柱端承擔。
1.3 以上述兩種方法基本原理為基礎的力矩――剪力分配法原理適用于一般剛架的漸近計算，方法的創新完全取決于對力矩分配和剪力分配法的力學原理認識。計算過程的力學原理簡述為以下四步：
（2）在結點轉動約束保持的狀態逐一釋放各樓層支桿，即應用剪力分配法一輪，
（3）在樓層側移約束保持的狀態逐一釋放各分配結點的轉動約束，即應用力矩分配法一輪
（4）經多輪以上兩步計算后，最終的桿端彎矩為以上兩種分配法所得的分、傳的彎矩及
固端彎矩之和。
為簡明計，現以圖1a所示一般剛架為例說明計算的漸近過程。
1.4 約束自由結點B、D的線位移及角位移，計算固端彎矩如圖18b。由于水平力較大，其產生的效應會較大，第一輪分配從剪力分配開始。
1.5 第一輪分配、傳遞：
（1）對加約束后的圖一b的剛架，僅釋放D處支桿，剪力分配法分配100KN水平力（圖二a），這時B、D結點不平衡力矩均為-100KN?m，剪力分配彎矩在計算簡圖（圖三）上用圓括號數表示。
（2）對圖二b 的剛架，僅釋放B處剛臂，力矩分配法分配該結點上的不平衡力矩 ，分配后B處力矩平衡、D結點不平衡力矩 （圖二c），力矩分配法分配彎矩在計算簡圖（圖三）上用下劃線表示，傳遞彎矩用非下劃線數表示。
（3）對圖二c的剛架，僅釋放D處剛臂，力矩分配法分配-58.4KN?m，完成第一輪分配、傳遞。這時D結點力矩平衡，同時支桿內水反力。
1.6 第二輪分配、傳遞：
（1）圖二d：對圖2c的剛架，僅釋放D處支桿，剪力分配法分配27.8KN水平力，這時B、D結點不平衡力矩均為-27.8 KN?m。
（2）圖二e：對圖二d的剛架，僅釋放B處剛臂，力矩分配法分配27.8 KN?m力矩，這時B處力矩平衡，D結點不平衡力矩 10.6-27.8=-17.2。
（3）圖二f：對圖2e的剛架，僅釋放D處剛臂，力矩分配法分配17.2KN?m，這時D結點力矩平衡，同時支桿內水反力。
（4）計算過程的首輪分配可以力矩分配法開始，也可以剪力分配法開始。當有水平荷載作用時，宜以剪力分配開始。當結構上只有豎向荷載時，應從力矩分配法開始首輪計算。在計算簡圖中，計算得的分配彎矩用下劃線表示，傳遞彎矩用非下劃線表示。剪力分配的柱端彎矩用園括號內的數表示。
（5）上例表明，把力矩分配法的應用范圍延拓到一般剛架的這一新穎漸近算法，完全得意于對計算過程力學原理的認知?！皬澗胤峙浞▽嵸|上是 （增量形式的） 塞德爾迭法”――我們認為這一數學詮釋從建筑工程人材培養的角度去審視并不重要，而更應重視方法本身的力學意義對提高學生分析工程實際問題能力，培養其后繼發展潛力的作用。實際上，許多數學理論的發展均源于力學，歷史上大量數學家，如牛頓（Newton1643-1721）、胡克（Hooke.R，1635-1703），泊松（Poission.S.D 1781-1840）、帕斯卡（Pascal.B，1623-1662），歐拉（Euler.L，1707-1783），傅立葉（Fourier.J，1768-1830），斯托克斯（Stokes.G，1809-1903）
柯西（Cauchy.A，1789～1857）等人，更是著名的力學家，在這一意義上，我們認為屏棄力矩分配法是片面的。土木工程所屬二級學科各專業培養的主要工作是打牢專業理論基礎，如果認為機算僅幾分鐘就能完成的計算方法應淘汰，那么以經典數力理論為基礎發展起來的大量學科和知識，包括結構力學中的力法，位移法也無以立足之理了。
2. 對結構力學向程序化或概念化發展的淺見
2.1 《結構力學》向程序化還是向概念化發展的爭論，近十年來一直未停止過，偏重機算的傾向已造成眾多結構設計人員喪失結構分析能力而成盲從于計算機。我們認為強調機算的速度并沒有抓住矛盾的本質，計算機永遠只能作為人類的工具而非本末倒置。誠然，在計算機普及，計算技術迅猛發展、結構計算商品軟件層出不窮的今天，計算機作為數值計算的有力工具，在工程設計中發揮了顯著作用，但靈活應用專業基礎理論以提高工程技術人員分析問題、解決問題的能力則是提高工程技術人員專業素質的更重要因素。以有限單元法為例，機算機將單剛元素對號入座送入總剛剛度集成法則并不能使設計人員對力學原理認知，執行矩陣位移法的機算過程冗繁且規律性強，這正適應了計算機運算速度快的特點。但這一思維模式較之應用力學原理的理性思維模式，是不能親此疏比的。后者對廣大工程技術人員的專業能力提高、創新思維的建立是必要的，現以純理論經分析得到結構總剛元素的算例說明之。
例二，，圖5（a）所示由梁式桿和軸力桿組成的組合結構，試分析計算總剛的全部元素。
3. 結論
強化專業素質能力培養應始終慣穿于《結構力學》教學的全過程，這對于結構工程專業人員打牢專業理論的力學基礎，培養后繼發展潛力和創新能力均是十分必要的，從這一意義上講，彎矩分配法不宜在教學內容中淘汰，而以機算為主的有限元法也應的教學中實出力學原理的詮釋。我們的立論依據至少包括以下方面：
（1）強化基礎力學概念有益于培養專業技術人員的創新思維能力，范例一較好說明這一點。大量經典學科有別于新興學科的本質是，前者的創新勢必要以豐富的傳統理論知識積淀為基礎，以經典理論為基礎的學科，其專業素質的提高是循序漸近的。
（2）突出概念化的分析結構力學有助于提高廣大工程技術人員分析、解決實際問題的能力。范例二在一定程度上可說明這一點，我們在結構力學教學中結合不同計算方法突出力學原理以強化學生分析問題能力的內容在《分析結構力學》[1][4][5]很多，可供參考。
（3）與不同計算方法相關聯的數值計算方法，如解線性方程組的漸近疊代法，高斯消元法、約當消元法等方法的數學推理僅僅是工科數學基礎范疇的工作，對于培養建筑工程學生專業素質的作用另當別論。
（4）結構力學中大量計算方法均是立足于手算的方法，不能因機算方法的速快而疏此親彼。計算機只是人類的應用工具而非本末倒置，工程設計領域盲從于計算機的現象值得糾正。
參考文獻
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[基金項目]貴州省科學技術基金 項目批準號：黔科合J字[2011]2014號。
關鍵詞：應用技術本科；土木工程專業；實踐教學體系；現場工程師
中圖分類號：G6420；TU4 文獻標志碼：A 文章編號：10052909（2017）02011005
在現代教育體系中應用技術本科教育隸屬于職業教育體系，而傳統的普通本科教育屬于普通教育體系[1]，不同的教育體系對人才培養目標的要求有差異。應用技術本科院校的人才培養應以產業需要為導向，能力培養為主線，強調產學研協同，著重培養在技術實踐、技術設計及技術研發方面能適應現行產業發展需要的高級技術型及管理型人才[2]。為實現應用技術本科院校的辦學定位，南京理工大學泰州科技學院提出“現場工程師”人才培養理念。“現場工程師”就是工作在工程技術一線的工程技術的實踐者，工藝技術的設計師，技術難題的解決者。應用技術本科院校應著重強調技術，而技術能力的培養離不開實踐，所有實踐環節的設置直接影響著應用技術本科院校人才培養目標的實現。文章結合土木工程專業實踐教學改革中的嘗試，探討基于“現場工程師”培養目標的土木工程專業實踐教學體系構建。
一、土木工程專業實踐教學環節的設置
土木工程專業是一門實踐性很強的應用型工科專業，要求土木工程專業必須具有很強的工程性、技術性及實踐性[3]。土木工程專業應用型人才的培養目標，要求土木工程專業應遵循應用型人才培B規律，強化學生實踐能力及創新能力的培養。實踐教學環節的設置，很大程度上影響著應用型人才培養的目標實現。
《高等學校土木工程本科指導性專業規范》[4]（以下簡稱“專業指導規范”）中明確指出：土木工程專業實踐教學環節應涉及實驗、實習及設計
三大主
要領域，而設計領域又包含課程設計和畢業設計（論文）兩個方面。該實踐環節的設置具有國際通用性，其科學性不言而喻。因此，
重新整合優化實踐環節，將其整合成實驗教學環節、課程實訓教學環節及“擇業”實踐環節三方面，如圖1所示。對實驗教學環節僅進行內容及組織形式的適當調整，將測量實習、認識實習及課程設計合并形成課程實訓教學環節，將生產實習、畢業實習及畢業設計合并成“擇業”實踐環節。“擇業”實踐環節以產業需求為導向，學生就業意向為前提。
二、實驗教學體系構建
《專業指導規范》中規定土木工程專業實驗領域應包含基礎實驗、專業基礎實驗、專業性試驗及研究性試驗四個環節[4]。在實驗教學體系構建時將這四大環節融入“兩大平臺”，通過“兩大平臺”鍛煉學生的“兩大能力”，而在平臺建設時引入即強調實驗項目開發的“綜合集成化”理念，如圖2所示。
（一）“兩個平臺”的建設
在實驗教學體系構建時應搭建服務于四大環節的實踐教學平臺。將基礎實驗、專業基礎實驗和專業綜合實驗合并構建為“實驗教學平臺”，將專業研究實驗構建為“科研創新實驗平臺”，即構建出如圖2所示的特色顯明、目標明確的土木工程專業實驗教學體系。
（二）“兩大能力”的培養
通過“兩大平臺”的建設鍛煉學生基礎知識實踐技能和專業創新應用能力。實驗教學體系應以教學為核心，人才培養為主線[5] ，通過實驗教學平臺鍛煉學生
的實踐技能，幫助學生強化對課程理論知識的消化、培養學生從事科學實驗的科學精神及必要的實踐能力，通過科研創新平臺培養學生的創新性思維。通過該環節的鍛煉，南京理工大學土木工程學生的創新能力顯著提高，在近兩屆“江蘇省結構創新大賽”中均取得三等獎以上的好成績。
（三）“綜合集成化項目”的開發
土木工程專業中實驗設置往往受課程影響，難以打開課程體系的壁壘，使得實驗項目開發各自為陣。這樣既割裂了各課程實驗之間應有的聯系，也使學生難以理解課程實驗的用途及意義，因此，有必要開發“綜合集成化項目”，讓學生將各基礎實驗串聯起來，提升學生從事科學研究及應用創新的能力。以“綜合集成化”的梁抗彎試驗為例，圖3給出了梁抗彎試驗的集成框圖。通過梁抗彎試驗這一主線，將多門專業理論課程的知識及多個專業基礎實驗有機結合。整個過程既鍛煉了學生的實驗設計能力，又提高了學生的動手實踐能力，還提升了學生對知識的綜合運用能力。而專業知識的綜合運用能力對解決工程實際問題至關重要。通過該實踐環節的實施，提高了學生的創新意識和創新能力，多名學生依托該綜合實驗平臺申報“江蘇省高等學校大學生創新創業訓練計劃項目”，連續三年均獲得“省級項目”資助。
三、課程實訓教學體系構建
將測量實習、認識實習及課程設計合并形成課程實訓教學環節，在構建的過程中應“依托行業最新標準，結合區域產業崗位需求，強調創新及應用”。通過“兩平一庫”平臺（“兩平”即“半拉子工程”實訓平臺和“虛擬”實訓平臺，“一庫”即課程視頻庫）的建設提升測量實習、認識實習及課程設計等實踐教學環節的教學效果，并以工程為主線將松散的課程設計集成，同時將多門專業課程及課程實習穿來。課程設計的集成化既實現了專業知識的串聯，也訓練了學生工程實踐的綜合能力，還可作為畢業設計的預演。該課程實訓教學體系可表述為圖4所示框圖。
（一）兩大實訓平臺的建設
“半拉子工程”實訓平臺將工程現場搬到學校，使學生在學習理論知識及進行課程設計時，做到“邊看邊學，邊學邊做”?！鞍肜庸こ獭睂嵱柶脚_的開發，使學生對擬設計結構的構件組成及構件間的連接形式了然于胸，避免閉門造車的現象。圖5為南京理工大學已建成的門式剛架結構及網架結構兩個實訓平臺。此外，對兩類結構中涉及的連接節點也按照1∶1的比例做成實物模型，供學生拆卸。該平臺還可將工程測量及認識實習融入其中。
“半拉子工程”實訓平臺花費巨大，難以做到面面俱到。通過計算機信息技術構建“虛擬”實訓平臺花費較少且效果較好。如孫國華等[6]將電子模型引入鋼結構設計。筆者所在學院也基于Web3D技術開發了結構設計類的實訓平臺，圖6給出了基于Web3D的梯形鋼屋架支座節點，學生可實現節點的拆卸及裝配。計算機“虛擬”實訓平臺既能幫助學生了解節點組成及連接，還能幫助學生理清節點復雜的空間關系，提高施工圖繪制及預算編制的正確性。
（二）施工技術課程視頻庫的建設
施工技術視頻庫建設可彌補學生對施工技術了解較少的短板，幫助學生很好地完成施工組織設計。依托“基于工種的一體化教學平臺”建設項目，進行了“施工技術課程視頻庫”的錄制工作?，F已完成鋼構件加工制作、門式剛架吊裝以及管桁架吊裝等視頻的錄制。圖7為中國醫藥城會展中心二期大跨度管桁架施工視頻截圖。通過一系列視頻庫的建立，可幫助學生建立對一些關鍵施工技術的直觀認識。
（三）課程設計的集成化
土木工程專業涉及的課程設計有房屋建筑學課程設計、鋼筋混凝土課程設計、鋼結構課程設計、基礎工程課程設計、施工組織設計及施工圖預算等。現階段多數院校對各門課程設計的內容作了適當調整，然后再把原先孤立的課程設計集成起來[7]。
課程設計集成以實際工程為背景，依次將項目分解為房屋建筑學課程設計、鋼筋混凝土結構或鋼結構課程設計、基礎工程課程設計、施工圖預算及施工組織設計等，根據具體要求統一編制任務書，將原先分散的課程設計有機地串聯起來。目前已實現房屋建筑學課程設計、鋼筋混凝土結構或鋼結構課程設計、基礎工程課程設計等部分課程設計的貫通。課程設計的集成化既能培養學生的工程設計全局思想，提高χ識的綜合運用能力，又為學生做畢業設計奠定了基礎。
四、“擇業”實踐教學體系構建
將生產實習、畢業實習及畢業設計（論文）合并設置成土木工程專業“擇業”實踐環節?！皳駱I”實踐教學體系構建應立足區域經濟，以應用為前提，就業為導向，強調崗位能力培養，為學生就業謀求最大發展。為此在傳統“實習”的基礎進行了改進，構建了“擇業”實踐教學體系，如圖8。
（一）融入畢業設計
依托學生“擇業”方向及實習工作展開畢業設計選題，凝練實踐內容，既能調動學生畢業設計的主觀能動性和積極性，又能實現真題真做，提高畢業設計的工程實踐性，增強學生對專業知識的綜合運用能力[8]。
學院已對2011級土木工程專業學生做了初步嘗試，依托實踐環節內容進行畢業設計選題的有30人。這一部分學生的課題涵蓋施工、造價、結構設計、結構鑒定與加固、地基處理及新型建筑材料性能研究等內容，覆蓋面較為廣泛，對指導教師挑戰較大。通過改革讓學生了解畢業設計和工作之間的關系，明白工程實踐的重要性。
（二）選擇“擇業”實踐周期
建設項目周期通常較長，而傳統生產實習學時較少難以保證學生全程參與，很難全面提升學生的實踐能力及工程適用能力；實習時間過短也使學生不能真正介入工程，導致用人單位對學生的期望值降低，也使實習效果大打折扣。為解決這一問題，少數院校提出“3+1”模式，將專業應用設計、生產實習、畢業實習及畢業設計合并，學時增加至1年，實踐表明改革后的教學效果較好[9]，但其改革中并未將各實踐環節深度融合，只是簡單的實踐環節的集中。學院提出設置1年的“擇業”實踐，并將畢業設計、生產實習及畢業實習深度融合。1年的“擇業”實踐既保證了學生對項目全過程參與的學時要求，確保學生對建設項目各環節都有所了解，提升了學生的工程實踐能力及崗位適應能力；還要求學生將實踐內容進行梳理、整合，形成畢業設計論文，提升了對知識綜合運用的能力。
（三）確定“擇業”實踐崗位
為學生定制合身的“擇業”崗位是“擇業”實踐體系的基礎?，F行的做法是根據當年畢業生就業崗位反饋以及就業指導部門統計的當年的人力資源市場崗位需求進行“擇業”崗位確定。表1給出了2015屆254名畢業生的就業情況統計。根據就業統計數據制定“擇業”崗位針對性強，有利于提高后續畢業生的就業率。
（四）開展實踐崗位能力培訓
為提高學生的擇業面及企業的歡迎度，提升產學研融合度，學院積極探索“實踐崗位能力培訓”制度。培訓崗位根據學校統計的“擇業”崗位及學生的就業意向展開針對性培訓，分為
崗前和在崗實時培訓兩種。為確保該制度落到實處：（1）針對區域產業的人才需求，制定“擇業”實習環節擬開設熱門崗位的短期崗前培訓，要求學生獲取1項校內崗位技能培訓結業證書方可進入“擇業”實踐環節，保證進入企業實習的學生能夠基本適應企業需求。（2）采取“助推”措施，通過“基于工種的一體化教學平臺”提供崗位能力實時培訓，幫助學生強化崗位能力，提高學生的崗位適應力，變傳統的“硬推實踐”為“助推實踐”。
（五）落實“員工身份”
多數學生只重視理論課程學習，輕視實踐環節，表現為被動接受，且不能擺正自己的位置，導致實踐效果較差。為提高“擇業”實習環節的教學效果，可借鑒德國“雙元制”模式[10]，幫助學生落實“員工身份”，實現從理論到實踐，從學生到員工的蛻變。
學校通過創辦“創業產業園”，引進多家企業幫助學生創業，產業園每年可接收20余名土木工程專業實習生。此外，學院還與多家企業建立校企合作關系，每年接收約30名土木工程專業實習生。這部分學生均能以員工身份進入企業，實習結束后經過考核合格可簽訂就業協議。在實習期間，企業幫助學生繳納意外保險，每月發放生活補助。這種方式既解決了傳統實習中的安全糾紛問題，又提高了學生的積極性和參與度，實習效果顯著。
（六）建立“擇業”實踐管理信息平臺
隨著高等教育大眾化的推進，土木工程專業招生人數劇增，學校組織集中實習的難度加大，取而代之“分散實習”。以南京理工大學土木工程學院2011級土木工程專業學生為例，參加生產實習
人數為254人，實習地點覆蓋國內12個省、市、自治區，省內覆蓋全省13個地級市。實習地點分布范圍之廣，使教師對實習過程的監管力度弱化，導致實習流于形式，甚至個別學生根本未參與實習。為此，學院自主開發校外實習管理系統，學生每天通過上傳實習現場圖片及實習日記，實現師生互動交流。實習完畢還可通過該系統提交實習報告，較好地解決了“分散實習”監管難的問題。
五、結語
從實驗教學環節、課程設計（實訓）教學環節及“擇業”實踐環節三方面構建了土木工程專業實踐教學體系，實現了試驗課程、課程設計、“擇業”實踐環節中多課程、多知識的整合貫通，提升了學生對專業知識及專業技能的綜合運用能力。通過構建土木工程實踐教學體系，較好地落實了學院“現場工程師”的人才培養理念，符合應用技術本科院校的辦學定位，既強化了學生的工程實踐能力，使培養的學生能夠符合企業對人才的技術能力要求；又培養了學生的專業知識架構和創新能力，為學生后續發展做了必要的知識及能力儲備。這一實踐體系構建雖然產生了許多積極的效果，但有些做法還處于小范圍試點中，若要全面實施還需深入研究。
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關鍵詞：工業廠房；鋼結構；造價控制
近10年來，我國經濟持續快速蓬勃發展，城市建設進行的是如火如荼。整體經濟形式看好以及鋼結構技術的成熟性，使我所在二線城市的鋼結構建筑也逐漸增加。在商用建筑上有錦州新建的43層喜來登酒店（局部），大潤發超市錦州店，各大汽車品牌4S店都是鋼結構。在工業建筑上，輕型鋼結構廠房如一枝獨秀在眾多結構形式中脫穎而出。鋼結構廠房有著工期短、污染小、重量輕等特點,這些優勢讓它成為未來發展的必然趨勢,特別是在建設部于1997年頒布的《1996―2010年建筑技術政策》首次提出了發展鋼結構、加速推廣輕鋼結構,明確了我國建筑技術政策的導向由多年來的限制鋼結構使用轉變為發展、推廣鋼結構的應用。
1 設計階段鋼結構廠房工程造價的控制
1） 方案設計在項目建設中的作用是最首位的，也是決定性的，這個在工程中有著非常重要的階段。在初步設計階段，工程技術文件主要表現為初步設計所產生的初步設計圖紙及有關設計資料。設計概算的編制，主要是以初步設計圖紙等有關設計資料作為依據。
2） 要嚴格控制設計初步圖紙的鋼材用量，鋼結構，顧名思義，主體材料都是鋼的材質。直白的說，在滿足生產及使用要求的前提下，鋼材含量越少越節省。例如在廠房常用的門式剛架中，經常會使用成型H鋼或焊接H型鋼。一般情況下，焊接H型鋼因其用鋼量小于成型H鋼，應建議設計人員在設計時直接選擇焊接H型鋼。
3） 設計主體形式的選擇很重要。一般情況下，門式剛架的最優間距為6m-9m，當設有大噸位吊車時，經濟柱距一般為7m-9m,不宜超過9m，超過9m時，屋面檁條、吊車梁與墻架體系的用鋼量也會相應增加，造價并不經濟。廠房造價與所在地區，房屋結構類型，用途、建造時間等等諸多因素有關。鋼結構屋架比薄腹梁要貴。但是不同形式的屋架造價也不盡相同。可以設計時選擇結構簡單并滿足使用要求的形式。
4） 在材料選用方面工程造價控制中，彩板是選用進口彩板還是國產彩板，彩板厚度、涂層幾層；保溫層材料的選擇及厚度；屋面有無天窗；廠房開間、跨度；有無吊車、吊車噸位、工作制等級等等的許多因素都有關系，另外地區差價及施工單位的資質水平的影響也不容忽視。
2 招投標階段鋼結構廠房工程造價的控制
建設工程招標是指招標人在發包建設項目之前，公開招標或邀請投標人，根據招標人的意圖和要求提出工程報價，擇日當場開標，以便從中擇優選定中標人的一種經濟活動。企業不同于房地產業，造價思維一般常采用定額計價投標。招投標階段最重要的就是編制標底工作，編制標底應以招標文件、設計圖紙、施工方案措施，有關資料及工程量定額，按照國家、省、市規定的技術經濟標準定額及規范進行編制，標底價格應由成本、利潤、稅金組成，同時應考慮人工、材料、機械臺班等的價格變動因素和包括不可預見費、措施費、包干費以及風險費。
對于總包工程來說，在圖紙沒有變化的情況下，中標價格應接近整個工程的最終結算價。我企業招標多采用二次報價，總包形式招標。當然投標價格不一定和標底價格相同，但對于甲方來說，標底是影響哪個施工方中標的底線，也是二次報價的依據。
要做好招標評審工作，作為評委中的造價技術人員，要做好對投標單位進行資格審查及對最低投標報價進行分析。標書評審，一般包括商務標和技術標二部分，對于實行最低價中標來說，商務標的評審尤為重要。審查工作主要審查是否超出圖紙范圍，有無漏報項目，有無錯誤理解招標條件內容，必要時對招標單位進行詢問，要求投標單位證實其報價的合理性。
3 施工階段鋼結構廠房工程造價的控制
1） 人工費的控制，這個主要取決于施工方用人的合理安排。還有各個工種的配合銜接，避免施工材料物資的二次倒運，甲方盡早提供合適的施工場地。筆者曾在一個企業工作，某個施工項目已經開始建設，但是沒有材料堆放的場地，只好將鋼梁鋼柱在廠家制作好拉進施工現場，但是在運輸的過程構件漆膜有很多部位脫落。經過雙方協商，增加一遍面漆，增加的面漆費用各自承擔一半，費用大約一萬元。這個是屬于施工中控制造價控制失敗的典型例子。
2） 材料費的控制，現在一般采用招投標體系，商業行業一般國際慣用的是清單報價，但是對于大型工業企業來說，多采用定額報價，無論哪種報價，材料價格都是主要內容。材料的選擇上主要體現在鋼材廠家的選擇上，如果企業對建筑技術參數要求很高，要求必須使用廠家的鋼材，這樣工程造價肯定比較高，如果在滿足使用的前提下，適當采用中型鋼材的材料，也能節省一筆可觀的材料費。
3） 管理費的控制，甲方代表在開工前就確定人選，不應該施工到一半換管理者，甲方代表是企業建廠房直接第一接觸人，很多現場情況，很多簽證都需要甲方代表的證實。應嚴格控制現場簽證，做到簽證和實際內容相符，不要超出應簽證的范圍，也要熟悉圖紙內容，不要重復簽證。以免增加造價。南方有一個工程項目，中標價格是135萬元，簽證價格達到200萬多，造成簽證價格大于招標價格，這個是甲方控制失敗的典型例子，說明在管理上有嚴重漏洞。
4） 施工中盡量減少圖紙變更，不要為了建筑物美觀做變更，有的工程是為了政績，為了形象而做，但是工業廠房一般不存在這個問題，當然在設計階段也應充分考慮廠房與建筑環境的協調性，以免影響整個廠區的整體規劃。
5） 正確對待和處理施工索賠，并且在簽訂合同階段就要明確甲乙雙方各種責任和權益，以避免產生糾紛，參加招投標的技術人員應參與合同的編寫，避免由于合同未明確或不嚴密等原因而造成的造價失控或者扯皮現象。
4 竣工階段鋼結構廠房工程造價的控制
竣工階段是成本控制的最后階段，收集工程結算相關的文件資料：招標文件、標底、施工單位投標報價書、施工合同、審定的施工組織設計、竣工圖紙、施工過程中所發生的設計變更、現場簽證，根據這些資料和企業有關規定．認真審核工程款．以圖紙為依據．對送審的竣工決算進行核實工作量，落實聯系單簽證，使審核后的結算真正體現工程實際的造價。找出不符合實際的簽證，找出不合理的技術措施，并應掌握最新的材料價格，重點審查工程量和材料價格?，F在工程數據繁多，計算量大，工程經濟人員必須熟練使用計算軟件，各種計算軟件也是造價審核人員進行工程結算審核所必須的基本硬件。計算軟件使用的熟練與否，在一定程度上也決定結算的時間長短。
有效的控制各個階段的工程造價，是一項復雜而且細致的工作，并且是一個動態的管理，只有各個技術環節與施工層次互相合作，積極配合，把握市場信息，才能為企業節省更多的建設資金，更好的實現造價控制。
參考文獻
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關鍵詞：電力隧道智能巡檢機器人；輕型吊裝減震鋁合金軌道；感應取電；無線漏波通信。
Abstract: This paper introduces the power tunnel intelligent inspection robot system; the function of each part and the work principle of power tunnel intelligent inspection robot system.
Keywords: tunnel intelligent inspection robot for power; light lifting damping aluminum alloy rail; inductive electricity-getting; wireless leaky wave communication.
中圖分類號：U45文獻標識碼：A文章編號：
隨著電纜在城市電網的廣泛應用，電力隧道成為電纜敷設的主要通道之一。由于城市建設的復雜性和線路走廊資源的緊缺，電力隧道內部的運行環境常面臨各種客觀因素的影響，如地面施工、液體滲漏、通風不佳、內部空間受限等情況，均會直接影響電纜設備的運行狀況，同時也不利于維護人員開展巡檢工作。如何有效監測電力隧道的運行動態，提升維護人員的巡檢效率，成為供電部門需要解決的技術問題。
電力隧道常規巡檢問題與解決方案
目前電力隧道的巡檢方式以人工巡視為主，運維人員定期巡視地面和隧道內部，在隧道內主要檢查電纜本體或發熱現象、電纜支架、隧道環境等情況，效率低下，且隧道內采光及通風條件受限，對工作人員的職業健康造成威脅。為有效監測隧道內的環境參數和電纜運行狀況，廣州供電局已在潭天隧道、麒天隧道內建設了電力隧道環境監控系統，主要包括視頻圖像、氣體監測、水位監控等信息的采集。該系統利用安裝在隧道各個監測點的傳感器和攝像頭，采集現場環境參數和視頻信號，并通過光纖網絡將數據發至服務器，以供后臺維護人員進行監控。該套系統涉及多個產家生產的監控設備，統一集成到監控平臺上，相應硬件和軟件方面的維護工作量大，存在一定的兼容性問題。
本篇論文所論述的電力隧道智能巡檢機器人系統，是在中軸隧道內建設的可視化移動監控系統，它集合了聲、光、氣體、溫濕度等環境監控部件，相較以往的巡檢方式和已建的監控系統，主要有兩個特點：①監控設備可在隧道內沿軌道移動，解決固定監控只能定點和不能近距離觀察的缺點，實行真正意義上的可視化巡視；②智能巡檢機器人集成了氣體、溫濕度、聲音、視頻等監控單元，相較多點分布的采集單元來說，其設備工作的可靠性更高，能有效降低設備維護工作量及維修成本[1]。下面將論述電力隧道智能巡檢機器人系統組成及其功能原理。
電力隧道智能巡檢機器人系統組成
電力隧道智能巡檢機器人應用系統由軌道總成、供電總成、通信總成、軟件平臺及智能巡檢機器人本體五部分組成。
圖1系統組成示意圖
軌道總成
軌道[2]作為巡檢設備及其供電電纜的承載主體，實現巡檢機器人的移動監控。本設計方案采用工字型鋁合金軌道，它是一種經特制加工的高強度鋁合金型材，經氧化處理，既提高抗腐蝕能力，又可加強表面的硬度，增加抗磨損性能。
軌道的一側用于安裝供電感應電纜，另一側作為驅動輪行走空間。軌道主體包括吊裝軌道、定制彎道、軌道減震附件（解決智能巡檢設備行走帶來的震動緩沖問題）、軌道連接件等部件，需要根據隧道的空間條件進行設計，以適應上、下坡和轉彎等功能。
圖2 軌道吊裝示意圖
供電總成
巡檢機器人采用感應取電的供電方式，供電部分基于CPS[4]非接觸式電磁感應供電的動力驅動系統，主要由初級電控柜、感應電纜和感應取電單元組成。初級電控柜是用于給軌道巡檢設備供電的電控柜，以供電箱為前級電源（輸入380V交流電壓），通過輸出感應電纜向巡檢設備供電（額定輸出功率8.8kW）。初級電控柜主要組成部分包含：輸入濾波裝置、整流裝置、初級變頻器、隔離變壓器、電容補償器等幾部分組成。
圖3初級電控柜
圖4非接觸供電的工作原理
電感能量的轉移是基于變壓器原理。通過初級電控柜將主電源（AC380V）進行過濾、變頻、變壓及補償，由感應電纜輸出20kHz的高頻電流。感應取電單元對高頻電磁場進行感應取電，再經過整流調壓后可獲取DC24—288V的直流電供監控設備使用。
無線感應供電的優點：①系統輸出功率大，可應對機器人運動的功率需求；②適用復雜的線路布局，感應電纜可以沿軌道延伸；③工作過程中不產生電弧，安全可靠。
通信總成
本系統主要由光纖通信子系統與無線微波通信子系統兩部分組成，用于傳輸視頻、控制及監測數據。首先由通信機房敷設光纖到中軸隧道的無線基站，通過漏波電纜作為天線沿巡檢段隧道進行信號覆蓋，無線信號為2.4GHz頻段，通信協議采用TCP/IP網絡協議。智能巡檢本體上安裝無線接入設備，以無線信號的方式傳輸監測和視頻數據。
無線微波通信子系統由無線收發器與漏波通信電纜組成。漏波電纜[5]是一種天線技術，主要是針對工業現場復雜的空間環境而設計的一種通過特殊饋線電纜傳播射頻信號的技術。
漏波電纜的原理是將電磁波通過同軸電纜從發射端傳至電纜的另一端，在電纜外部導體上等距離開出一列漏波孔，電磁波通過漏波孔向外輻射信號。
圖5漏波電纜傳輸信號示意圖
智能巡檢機器人
它是整個巡檢系統的核心組成部分，承擔隧道內巡檢和現場處置的主要功能，巡檢設備的主要部件包括：車體[7]、驅動步進電機、控制箱、定位模塊、雷達超聲探頭、360°全角度攝像頭、LED照明燈具、有害氣體探頭、溫度/濕度探頭、應急對講揚聲麥克、車載減震器。
圖6機器人硬件構成結構
機器人的技術要求：①按照工業標準設計[8]具備較強的抗電場干擾能力；②適應電力隧道環境[9]（坡度、彎度、速度、防潮、防爆、阻燃等）；③具備車載影像防抖動功能；④爬坡能力。在小于20°的坡度上能夠平順運動；在大于20°的坡度位置，通過在軌道上鑲嵌齒狀條帶，增加設備行進的摩擦力；⑤定位：通過安裝在軌道下方的RFID 實現定位；⑥防潮防塵性能：CPU主控模塊要求達到IP67防護等級。
圖7系統硬件架構
軟件平臺
智能巡檢機器人操控界面。系統提供WEB頁面,可以方便的集成到電力生產管理系統中[10]，在瀏覽器內輸入地址，即可進入監控界面。在數據列表、GIS地圖以及組態圖中，點擊機器人圖標可以打開機器人操控界面。在此操控界面中可以實現視頻查看、設備控制、運動控制、數據采集、巡檢模式切換等功能。
圖8操控界面
系統的應用效果
該套電力隧道智能巡檢機器人系統已在廣州中軸電力隧道中投入使用。后臺人員可通過手動控制或定制自動巡檢模式，讓機器人實時監測隧道內的環境和電纜運行狀態，代替了以往的人工巡檢方式，有效地保障工作人員的職業健康，提升了巡檢工作效率，并進一步保障電纜線路的安全運行。智能巡檢機器人系統在中軸隧道內的成功應用，成為廣州供電局電力隧道可視化管理的示范段，為日后電力隧道的監控研發工作提供了技術積淀和應用經驗。
圖9巡檢機器人現場工作照片
圖10監控界面的使用效果圖
參考文獻：
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關鍵詞：鋼框架震害節點設計襯板
1．前言
1994年1月17日發生在美國加州圣費南多谷地的北嶺地震（NorthridgeEarthquake）和正好一年后1995年1月17日發生在日本兵庫縣南部地區的阪神地震(Hyogoken-NanbuEarthquake)是兩次陸域型強震，都導致了焊接鋼框架梁-柱附性連接節點的廣泛破壞。震后兩國進行了大量的調查和研究，揭示了破壞的原因，在此基礎上提出了改進鋼框架節點設計的技術措施。兩國在此期間都發表了不少論文，所作的討論開拓了人們的眼界，提供了對鋼框架的節點設計的更多了解，對今后鋼框架節點設計有深遠的影響。我們受中國建筑科學研究院抗震所委托，對有關資料進行了搜集、整理和歸納，現將其主要內容在此作一介紹。
2．美日兩國鋼框架節點的破壞情況
兩國鋼框架破壞情況的報導，主要集中在梁柱混合連接節點上，因此本文也以梁柱混合連接為主要對象?；旌线B接是一種現場連接，其中梁翼緣與柱用全熔透坡口對接焊縫連接，梁腹板通過連接板與柱用高強度螺栓連接。美國慣常采用焊接工字形柱，日本則廣泛采用箱形柱，僅在一個方向組成剛架時采用工字形柱。在梁翼緣連接處，工字形柱腹板上要設置加勁肋(美國稱為連續板)，在箱形柱中則要設置隔板。
美、日兩國梁杠混合連接節點的典型構造。在節點設計上，兩國都采用彎矩由翼緣連接承受和剪力由腹板連接承受的設計方法，美國還規定，當梁翼緣承受的彎矩小于截面總彎矩的70％或梁腹板承受的彎矩大于截面總彎矩的30％時，要將梁腹板與連接板的角部用角焊縫焊接。日本則規定腹板螺栓連接應按保有耐力即框架達到塑性階段時的承載力設計，螺栓應設置2-3列，也是為了考慮腹板可能承受的的彎矩。梁翼緣處的柱加勁肋，美國過去根據傳力的需要由計算確定，其截面較小。日本根據構造要求采用，其截面較大。
2.1美國北嶺地震后對剛框架節點破壞的調查
從70年代以來，美國采用高強螺栓聯接鋼框架已很普遍，北嶺地震后出現破壞的有100多幢[3](有的報導說90多幢[7]、150多幢[1]或200多幢[5])。為了弄清破壞的原因，北嶺地震后不久，在美國聯邦應急管理局(FEMA)資肋下，有加州結構工程協會(SEAOC)、應用技術研究會(ATC)和加州一些大學的地震工程研究單位(CU)等組成了被稱為SAC和聯合動機構，對此開展了深入調查和研究，以便弄清破壞原因和提出改進措施。
美國的鋼框架梁-柱連接，在50年代多采用鉚釘連接，60年代逐步改用高強度螺栓連接。為了評估栓焊混合連接的有效性，曾進行過一系列試驗，這種由翼緣焊縫抗彎和腹板螺栓連接抗剪的節點，美國以前規定其塑性轉角應達到O．015rad(≈1／65)，但大量試驗表明，塑性轉角的試驗結果很離散，且出現了早期破壞，總的說來性能很不穩定。北嶺地震前，德州大學教授Engelhardt就曾對這種連接在大震時的性能產生疑問，指出在大震時要密切注意，對它的的設計方法和連接構造要進行改進[7]。
北嶺地震證實了這一疑慮，為此SAC通過柏克萊加州大學地震工程研究中心(EERC)等4個試驗場地，進行了以了解震前節點的變形響應和修復性能為目的的足尺試驗和改進后的節點試驗。對北嶺地震前通常做法的節點及破壞后重新修復節點的試驗表明全部試驗都觀察到了與現場裂縫類似的早期裂縫，試驗的特性曲線亦與以前的試驗結果相同，梁的塑性轉動能力平均為0.05弧度，是SAC經過研究后確定的目標值0．03弧度的1／6，說明北嶺地震前鋼框架節點連接性能很差，這與地震中的連接破壞是吻合的。而且破壞前沒有看到或很少看到有延性表現，與設想能發展很大延性e6鋼框架設計意圖是違背的。焊接鋼框架節點的破壞，主要發生在梁的下翼緣，而且一般是由焊縫根部萌生的脆性破壞裂紋引起的。裂紋擴展的途徑是多樣的，由焊根進入母材或熱影響區。一旦翼緣壞了，由螺栓或焊縫連接的剪力連接板往往被拉開，沿連接線由下向上擴展。最具潛在危險的是由焊縫根部通過柱翼緣和腹板擴展的斷裂裂縫。從破壞的程度看，可見裂縫約占20-30％，大量的是用超聲波探傷等方法才能發現的不可見裂紋。裂紋在上翼緣和下翼緣之間出現的比例為1：5-1：20，在焊縫和母材上出現的比例約為1：10到1：100。一般認為，混凝土樓板的組合作用減小了上翼緣的破壞，也有人認為上翼緣焊縫根部不象下翼緣那樣位于梁的最外側，因此焊根中引起的應力較低，減少了上翼緣破壞的概率[1]。
美國斯坦福大學Krawinkler教授對北嶺地震中幾種主要連接破壞形式作了歸納，由下翼緣焊縫根部開始出現的這樣或那樣的破壞，最多的是沿焊縫金屬的邊緣破壞，另有沿柱翼緣表面附近裂開的剝離破壞，也有沿腹板板切角端部開始的梁翼緣斷裂破壞，或從柱翼緣穿透柱腹板的斷裂破壞。
北嶺地震雖然沒有使鋼框架房屋倒塌，也沒有因鋼框架節點破壞引起人身傷亡，但使業主和保險公司支付了大量的修復費用。僅就檢查費用而言，不需挪動石棉時為每個節點800-1000美元，需挪動石棉時為每個節點1000-2000美元，對于有石膏抹灰和吊頂的高級住宅，每個節點達2000-5000美元，修復費用更高211。更重要的當然是對過去長期沿用的節點在抗震中的安全問題提出了疑問，必須認真研究和解決。
2．2日本販神地震后對鋼框架節點破壞的調查
阪神地震后，日本建設省建筑研究所成立了地震對策本部，組織了各方面人士多次參加的建筑應急危險度和震害的調查，民間有關團體也開展了各類領域的震害調查，但因鋼結構相對于其它結構的震害較少，除新發現了鋼柱脆斷或柱腳拔起外，鋼框架節點的破壞主要表現在扇形切角(scallop)工藝孔部位，但因結構體被內外裝修所隱蔽，一般業主、設計或施工人員對此震害調查不太積極，對鋼框架系統震害的調查遇到一定困難。僅管如此，日本學者還是就腹板切角工藝孔方面的問題進行了探索，如日本建筑學會結構連接委員會和鋼材俱樂部等單位，專就工藝孔破壞狀態等問題作了系統深入的研究。
日本對于混合連接的研究，早在1978年以后的石油危機中，就曾利用建筑處于低潮機會結合自屏蔽電弧焊的出現和應用，系統地開展過。進入90年代后，隨著高層、超高層和大跨度鋼結構建筑的增多，梁柱截面增大，若采用過去的梁懸臂段形式，由于運輸尺寸上的限制，懸臂長度大致不能超過1m；另一方面，由于梁翼緣板厚增大，拼接螺栓增多，結果梁端至最近螺栓的距離只有500mm左右，截面受到很大削弱，對保證梁端塑性變形很不利。這樣，在大型鋼結構工程中，現在較多采用梁與柱的混合連接。圖1是采用箱形柱時的混合連接示意圖梁翼緣與箱形柱隔板直接焊接[7]。
日本在美國北嶺地震前不久，曾對此種連接進行了試驗研究，結果表明，梁端翼緣焊縫處的破壞幾乎都是在梁下翼緣從扇形切角工藝孔端開始的，沒有看到象在美國試驗中和地震中出現的沿焊縫金屬及其邊緣破壞的情況，通過試驗和版神地震觀察到的梁端工藝孔處的裂縫發展情況。
日本鋼材俱樂部研究了扇形切角工藝孔帶襯板及底部有焊縫的兩種節點試驗。
美、日兩國鋼框架在地震中的梁柱節點破壞形式是有區別的，北嶺地震中的裂縫多向柱段范圍擴展，而阪神地震中的裂縫則多向梁段范圍發展。對兩國節點破壞情況的這種差異與其與構造差異的關系，還有待進一步探討。
3．節點破壞原因與分析
北嶺地震后，美日兩國學者就節點破壞原因，通過現場調查、室內試驗和現場檢驗，進行了結構響應分析、有限元分析、斷裂力學分析等，還作了很多補充試驗，結合震前研究，對節點破壞原因提出了一些看法。首先認為節點破壞與加勁板、補強板腹板附加焊縫等的變動，并沒有什么直接關系，也并不是僅由設計或施工不良所能說明的，而是應從節點本身存在根本性缺陷方面去找原因。有以下幾方面因素，被認為是決定和和影響節點性能而導致了破壞。
3．1焊縫金屬沖擊韌性低[3]轉美國北嶺地震前，焊縫多采用E70T-4或E70T-7自屏蔽藥芯焊條施焊，這種焊條提供的最小抗拉強度480MPa，恰帕沖擊韌性無規定，試驗室試件和從實際破壞的結構中取出的連接試件在室溫下的試驗表明，其沖擊韌性往往只有10-15J，這樣低的沖擊韌性使得連接很易產生脆性破壞，成為引發節點破壞的重要因素。在北嶺地震后不久所作的大型驗證性試驗，對焊縫進行十分仔細的操作，做到了確保焊接質量，排除了焊接操作產生的影響。焊縫采用E70T-4型低韌性焊條，盡管焊接操作的質量很高，連接還是出現了早期破壞，從而證明了焊接縫金屬沖擊韌性低,是焊接破壞的因素之一。
3．2焊縫存在的缺陷[3]
對破壞的連接所作調查表明，焊接質量往往很差，很多缺陷可以看出明顯違背了規范規定的焊接質量要求，不但焊接操作有問題，焊縫檢查也有問題。很多缺陷說明，裂縫萌生在下翼緣焊縫中腹板的焊條通過孔附近，該處的下翼緣焊縫是中斷的，使缺陷更為明顯。該部位進行超聲波檢查也比較困難，因為梁腹板妨礙探頭的設置。因此，主要的連接焊縫中由于施焊困難和探傷困難出現了質量極差的部位。上冀緣焊縫的施焊和探傷不存在梁腹板妨礙的問題，因此可以認為是上翼緣焊縫破壞較少的原因之一。
3．3坡口焊縫處的襯板和引弧板造成人工縫[4]
實際工程中，往往焊接后將焊接襯板留在原處，這種做法已經表明，對連接的破壞具有重要影響。在加州大學進行的試驗表明，襯板與柱翼緣之間形成一條未熔化的垂直界面，相當于一條人工縫，在梁翼緣的拉力作用下會使該裂縫擴大，引起脆性破壞。其它人員的研究也得出相同結果。
1995年加州大學Popov等所作的試驗，再現了節點的脆性破壞，破裂的速度很高，事前并無延性表現，因此破壞是災難性的。研究指出,受拉時切口部位應力最大，破壞是三軸應力引起的，表現為脆性破壞，外觀無屈服。他們還通過有限元模擬計算，得出最大應力集中系數出現在梁緣焊接襯板連接處中部，破壞時裂縫將從應力集中系數最大的地方開始,此一結論已為試驗所證實。研究表明：大多數節點破壞都起源于下部襯板處。引弧板同樣也會引發裂縫。
3.4梁翼緣坡口焊縫出現的超應力[3]
北嶺地震后對震前節點進行的分析表明，當梁發展到塑性彎矩時,梁下翼緣坡口焊縫處會出現超高應力。超應力的出現因素有：當螺栓連接的腹板不足以參加彎矩傳遞時，柱翼緣受彎導致梁翼緣中段存在著較大的集中應力；在供焊條通過的焊接工藝孔處，存著附加集中應力；據觀察，有一大部分剪力實際是由翼緣焊縫傳遞，而不是象通常設計假設的那樣由腹板的連接傳遞。梁翼緣坡口焊縫的應力很高，很可能對節點破壞起了不利影響。Popov[4]采用8節點塊體單元有限元模擬分析發現，節點應力分布的最高應力點，是在梁的翼緣焊縫處和節點板域，節點板域的屈服從中心開始，然后向四周擴散。嶺前進行的大量試驗表明,當焊縫不出現裂紋時，節點受力情況也常常不能滿足坡口焊縫近處梁翼緣母材不出現超應力的要求。日本利用震前帶有工藝孔的節點，在試驗荷載下由應變儀測得的工藝孔端點翼緣內外的應變分布，應變集中傾向出現在翼緣外側端部，內側則在工藝孔端部，最大應變發生在工藝孔端點位置上.應變集中的原因,不僅大于工藝孔造成的不連續性，還在于工藝孔部分梁腹板負擔的一部分剪力由翼緣去承擔了，使翼緣和柱隔板上產生了二階彎曲應力。這些試驗與分析均指出，今后對節點性能的改進，不僅應改善焊縫，而且還應降低梁翼緣坡口焊縫處的應力水平。
3．5其它因素[3]
有很多其它因素也被認為對節點破壞產生潛在影響，包括：梁的屈服應力比規定的最小值高出很多；柱翼緣板在厚度方向的抗拉強度和延性不確定；柱節點域過大的剪切屈服和變形產生不利影響；組合樓板產生負面影響。這些影響因素可能還需要一定時間進行爭論,才能弄清楚
4．改進節點設計的途徑
4．1將塑性鉸的位置外移
在北嶺地震之前，美國UBC和NEHRP兩本法規對節點設計的規定，都是根據在柱面產生塑性鉸的假定提出的。由于在北嶺地震中發現梁在柱面并沒有產生塑性變性，卻出現了裂縫。切口處的破壞是由三軸應力引起的，從而導致了脆性破壞。過去采用的焊接鋼框架節點標準構造，不能提供可靠的非彈性變形。試驗表明，其節點轉動能力不超過O．005rad，大大小于SAC建議的最小塑性轉動能力0．03rad。另一方面，從受力情況看，塑性鉸出現在柱面附近的梁上，還可能在柱翼緣的材料中引起很大的厚度方向應變，并對焊縫金屬及其周圍的熱影響區提出較高的塑性變形要求，這些情況也可能導致脆性破壞。因此，為了取得可靠的性能，最好還是將梁柱連接在構造上使塑性鉸外移。將塑性位置從柱面外移有兩種方法，一種是將節點部位局部加強，一種是在離開柱面一定距離處將梁截面局部削弱。鋼梁中的塑性鉸典型長度約為梁高的一半，當對節點局部加強時，可取塑性鉸位置為距加強部分的邊緣處梁高的1／3。節點局部加強固然也可使塑性鉸外移，但應十分注意不要因此出現弱柱，有背強柱弱梁的原則。
也有一部分專業技術人員認為，在構造上采取某些措施仍可使塑性鉸出現在柱面附近，這些措施包括限制構件的截面，控制梁柱鋼材的有關強度，使母材和焊縫金屬有足夠的沖擊韌性，在節點構件上消除缺口效應等。但是由于沒有足夠的研究來肯定這些建議，使得這種建議在美國遲遲未能落實。而將塑性鉸自柱面外移的建議，試驗已表明是可行的和行之有效的。目前，美國對節點局部加強及梁截面減弱，都已提出了若干構造方案。實際上，將梁截面減弱使塑性鉸外移的方法，早在北嶺地震以前即有學者提出過，北嶺地震后又作了研究，在技術上己較成熟[4]，從近期在美國鹽湖城建造的25層辦公樓中采用的犬骨式(dog-bone)連接，就可以看到它的構造細節。目前，美國雖未提出今后在抗震框架中推薦采用何種節點形式，但從實際情況看，上述犬骨式連接已成為主導形式[3]。因它制作方便、省工，由美國公司設計的我國天津國貿大廈鋼框架中也已采用了這種節點形式。
日本阪神地震后，沒有象美國采用將塑性鉸外移的方案。日本1996年發表的《鋼結構工程技術指針》和1997年發表的《鋼結構技術指針》JASS6等，僅提出了鋼框架梁柱連接節點的構造改進形式，對節點構造特別是扇形切角工藝孔作了不少規定，目的也是消除可能出現的裂縫，保證結構的非彈性變形。也就是說，日本與美國分別采用了不同的避免脆性破壞的途徑。
4.2梁冀緣焊縫襯板缺口效應的處理
在北嶺地震前，美國鋼框架節點施工中，通常將襯板和引弧板焊接后留在原處，這種做法，如前所述存在缺口效應，會導致開裂，現在則在焊后將下翼緣的襯板和引弧板割除，同時對焊縫進行檢查[11]。正如前面曾指出的，在下翼緣的焊縫中部由于焊條通過切角困難，焊接和探傷操作都要被迫中斷，通常存在缺陷，割除襯板后可以目視觀察，從而減少在此部位不易查看到的裂紋。襯板和引弧板可用氣刨割除后再清根補焊，但費用較高，操作不慎還可能傷及母材。研究表明，襯板也可不去除，而將襯板底面邊緣與柱焊接，缺點是無法象去除襯板后能對焊縫進行仔細檢查。
由于上翼緣焊縫處襯板的缺口效應不嚴重，而且它對焊接和超探也沒有妨礙，出于費用考慮，割除上翼緣襯板可能不合算，如果將上翼緣襯板邊緣用焊縫封閉，試驗表明并無利影響，因此美國現時做法是上翼緣襯板仍然保留并用焊縫封口。
坡口焊縫的引弧板，在上下翼緣處通常都切除，因為引弧和滅弧處通常都有很多缺用氣切切除后還需打磨，才能消除潛在的裂縫源。
在消除襯板的缺口效應方面，日本是非常重視的。在阪神地震后發表的技術規定中,對采用H型鋼梁、組合梁，以及采用組合梁時梁預先焊接或與襯板同時裝配，不論是否切角，均采用襯板，對其構造包括引弧板，分別作了詳細規定。
4．3扇形切角構造的改進[8][9]
在日本阪神大地震中，由于扇形切角工藝孔的端部起點存在產生裂縫的危險，是否設置形切角以及如何設置，已成為關系到抗震安全的一項重要問題。日本震后發表的技術規范中，對扇形切角的設置也提出一系列規定，包括不開扇形切角和開扇形切角兩大類，并規定扇形切角可采用不同形狀；對于柱貫通形和梁貫通形節點分別規定了不同的構造形式。柱貫通型節點的扇形切角形式有兩種，其特點是將扇形切角端部與梁翼緣連接處圓弧半徑減小，以便減少應力集中。日本早就研究不設扇形切角以提高梁變形能力的方案，在最近公布的技術規定中，根據目前的焊接技術水平已將此種方案付諸實施[8][9]。
4．4選用有較高沖擊韌性的焊縫[2][6]
如前所述，焊縫沖擊韌性不足會引起節點破壞。那么焊縫究竟要有多大的沖擊韌性才能防止裂紋出現呢?美國提出，焊縫的恰帕沖擊韌性(CVN)最小值取-29℃時27J(相當于-200F時20ft-1bs)是合適的，可以發展成為事實上的標準。在最近美國的實際工程中，采用E71T-8型和E70TG-K2型焊條的普通手工焊電弧焊已表明焊縫最小沖擊韌性可滿足上述要求，而采用E7018型藥芯焊條的''''貼緊焊''''焊縫沖擊韌性值更高，但都必須按AWS規定的焊接和探傷方法操作。
4．5將梁腹板與柱焊接[3]
美國SAC在采用犬骨式連接時建議：將以往的腹板栓接改為焊接，用全熔透坡口焊縫將梁腹板直接焊在柱上或通過較厚連接板焊接。在北嶺地震前，就已有很多研究指出腹板焊接比栓接性能好，它能更好地傳力，從而減小梁冀緣和翼緣坡口焊縫的應力。日本在阪神地震前的研究也已指出，梁端腹板用高強度螺栓連接時，與焊接相比抗彎能力變小，塑性變形能力有明顯差異，但在日本新規定中尚未看到與美國提出的相類似的要求。
5.美、日節點構造的比較、根據美、日鋼框架梁-柱節點構造及震后的改進情況，可以看到下列差異
1)美國認為梁端不能產生塑性變形，采取了將塑性鉸外移的基本對策，提出將節點局部加強或將梁局部削弱的方法，雖然目前尚無定論，但從實際發展情況看，因削弱梁截面的方法省工、效果好，已在某些工程中采用。但日本卻沒有采用將塑性鉸外移的方法，而是采取在原構造的基礎上消除裂縫的病灶的方法。
2)兩國都注意到了梁翼緣坡口焊縫的焊接襯板邊緣存在的缺口效應所帶來的嚴重后果，在北嶺地震和阪神地震后都采取了相應對策。美國SAC建議，下翼緣焊縫的襯板宜割除，然后清根補焊；考慮上翼緣焊縫缺陷一般較少，受力條件較有利以及費用等原因，可對襯邊緣用焊縫封閉。而日本則對H型鋼梁和焊接組合梁(包括梁先焊好和梁與襯板同時裝配兩種情況)以及節點為柱貫通型或梁貫通型時襯板的設置，作了詳細規定。
3)美國在梁腹板端部襯板通過處采用矩形切角(端部呈半圓形)，而不象日本采用圓弧形切角，由于腹板受彎矩較大時將連接板與腹板焊接，從有關震害情況報導看，沒有發現這種形式的切角引發多少裂縫。日本為消除梁端扇形切角端部的應力集中，作出一系列規定，包括不作扇形切角、梁腹板用直線切剖不設扇形切角的方法以及允許采用不同形式的切角等，如在與梁翼緣連接處將曲率半徑變小和采用類似美國采用的切角形式。
4)美日兩國都規定，節點按翼緣連接受彎矩和腹板連接受剪力的要求設計。美國附加規定了當梁翼緣的受彎承載力小于截面受彎承載力的70％或梁腹板受彎承載力大于截面受彎承載力的30％時，在柱連接板角部應將梁腹板與連接板焊接。日本過去在梁端混合連接中，采用彎矩由翼緣連接承受，剪力由腹板連接承受的設計方法，螺栓一般配置一列。在94年的文獻[5]中指出，"現在該處的連接必需滿足保有耐力連接的條件，考慮腹板高強螺栓連接也要部分地承受彎矩，要求布置2列到3列，與以前的連接相比，抗彎承載力儲備提高了，這是結構設計上的一個特點。"這些都是北嶺和阪神地震前的情況，震后基本上沒有改變。只是北嶺地震后，美國建議將梁腹板直接與柱焊接或與連接板焊接，以便減小梁翼緣焊縫處的焊縫應力，日本則尚無此規定。5)與梁翼緣對應位置的柱加勁肋(美國叫做連續板)，日本一貫規定應比對應的梁翼緣厚度大一級，認為這是關鍵部位，為此多用一點材料是很值得的。美國過去根據傳遞梁翼緣壓力的需要確定，考慮一部分內力由柱腹板直接傳遞，加勁肋厚度顯著小于梁翼緣厚度。而且曾有一些設計規定，例如可取厚度等于梁翼緣厚度的一半。有的文獻認為，太厚了可能產生較大殘余應力，最好用試驗確定。北嶺地震中，有些加勁肋屈曲了，有的學者己提出改為與梁翼緣等厚的建議。
6)美國強調焊縫沖擊韌性的重要性，規定了節點翼緣焊縫的沖擊韌性指標，嚴格焊接工藝的探傷要求。日本一貫重視焊接質量，還沒有看到在這方面有什么新的規定。
7)美國認為，鋼材屈服點高出標準值較多是鋼框架震害的重要原因之一，這也許在美國特別突出。美國鋼材屈服點超過標準值很多，過去就有報導，如低碳鋼A36的屈服強度可高達48ksi，抗拉強度可高達701Csi，它使連接實際要求的承載力大大提高，當按設計不能滿足時，就要出現破壞。根據美國型鋼生產商研究會所作調查和建議，AISC于97年規定將框架連接計算中的強度增大系數由過去的1.2提高到1.5(對A36)和1.3(對A572)，其它鋼號仍保留1.2，強柱弱梁條件式中柱的抗彎承載力也作了相應提高。
6．我國采取的對策
我國早期的高層建筑鋼結構基本上都是國外設計的，我國的設計施工規程是在學習國外先進技術的基礎上制訂的。由于日本設計的我國高層鋼結構建筑較多，我國的設計、制作和安裝人員對日本的鋼結構構造方法比較熟悉，設計規定特別是節點設計，大部分是參照日本規定適當考慮我國特點制訂的，部分規定吸收了美國的經驗。美國北嶺地震和日本阪神地震后所發表的報導，對我們有很大啟示，在我國抗震規范中對高層鋼結構的節點設計擬提出如下建議：
1)將梁截面局部削弱，可以確保塑性鉸外移，這種構造具有優越的抗震性能。根據美國報導，梁翼緣削弱后可將受彎承載力降至0．8Mp，因鋼材用量要增多，結合我國情況作為主要形式推廣將難以接受，可將此方案列入了條文說明，必要時可參考采用。
2)參考日本新規定，將混合連接上端扇形切角的上部圓弧半徑改為10-15mm，與半徑35mm的切角相接；同時，規定圓弧起點與襯板外側焊縫間保持10-15mm的間隔，以減小焊接熱影響區的相互影響。至于日本采用的不開切角以及直通式不設切角的構造，因為我們沒有經驗，不敢貿然采用，有持今后對其性能進行驗證后再作取舍。
3)在消除襯板的缺口效應方面，考慮割除襯板弄得不好會傷及母材，且費用較高，故采用角焊縫封閉襯板邊緣的方法。上翼緣襯板影響較小，暫不作處理。下翼緣襯板邊緣建議用6mm角焊縫沿下翼緣全寬封閉。因仰焊施工不便，角焊縫最多只能做到6mm；為了更好地消除缺口效應，應要求焊沿翼緣全寬滿焊。
4)在翼緣焊接腹板栓接的混合連接中，按照彎矩僅由翼緣連接承受和剪力僅由腹板連接承受的原則設計時，在某些情況下是不安全的，因為當腹板的截面模量較大時，腹板要承受一部分彎矩?？拐鹨幏缎抻啿莅赋幎ǜ拱迓菟ㄟB接應能承受梁端屈服時的剪力外，還規定當梁翼緣截面模量小于梁截面模量70％時，腹板螺栓不得少于2列，每列的螺栓數不得少于采用一列時的數量。
5)我國在梁翼緣對應位置設置的柱加勁肋，從一開始就注意到了日本的經驗，規定了與梁翼緣等厚，北嶺地震表明這樣規定是適合的。
6)翼緣焊縫的沖擊韌性要滿足-30℃時27J的要求，這種試驗我國過去沒有做過，對于我國鋼結構制作單位是否可以做到，需待調查后再確定是否列入。
這時要附帶說明，美國SAC的有關規定是適用于美國3、4類地區，大體相當于7度強、8、9度地區，我國6度地區可適當放寬。新晨：