摘要：本文探討了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中變形縫的設(shè)置原則和特殊位置布置原則。分析了在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，如何根據(jù)不同建筑功能和使用要求選擇合適的變形縫類型，并討論了各種變形縫的適用條件與優(yōu)缺點(diǎn)。文章詳細(xì)闡述了變形縫在特殊位置（如轉(zhuǎn)角、樓梯間等）的設(shè)計要點(diǎn)，以及如何通過合理的布置來提高結(jié)構(gòu)的整體性能和安全性。通過實(shí)例分析，本文展示了這些原則在實(shí)際工程中的運(yùn)用效果，為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化提供了理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

一、鋼結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計答辯可能涉及的內(nèi)容

（一）設(shè)計選題依據(jù)

行業(yè)發(fā)展趨勢
- 鋼結(jié)構(gòu)在世界范圍和我國都是建筑結(jié)構(gòu)類型的發(fā)展方向。在西方發(fā)達(dá)國家的土木工程和民用住宅中，鋼結(jié)構(gòu)的比例已達(dá)50%左右，而我國只占到10%左右，在我國工業(yè)與民用建筑領(lǐng)域有很大的發(fā)展空間，這是選擇鋼結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計課題的一個重要依據(jù)。

（二）建筑設(shè)計部分

工程概況
- 例如有一個18m×60m呼和浩特制鎖廠鋼結(jié)構(gòu)車間建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，廠房位于呼和浩特市郊區(qū)，主導(dǎo)風(fēng)向為西北風(fēng)，地基承載能力為150kPa，采暖、上下水管道、電力均由城市管網(wǎng)直接提供，廠房為四層。結(jié)構(gòu)類型為門式剛架結(jié)構(gòu)，屋面為有檁屋面，檁條為薄壁卷邊C型鋼，屋面板采用帶保溫的壓型彩色鋼板。
設(shè)計成果呈現(xiàn)
- 包括頂層建筑平面圖、正立面圖、側(cè)立面圖、1 - 1剖面圖等。

（三）結(jié)構(gòu)設(shè)計部分

構(gòu)件選型
- 主次梁均選用組合截面工字形鋼，如次梁截面規(guī)格為400×250×8×14，主梁截面規(guī)格為550×250×10×14。
- 在辦公建筑鋼結(jié)構(gòu)框架設(shè)計中，主體鋼結(jié)構(gòu)用鋼材框架梁、柱可選用Q235B鋼，壓型鋼板選用Q235B鋼，C25混凝土，鋼筋為HPB235級；焊條選用E4315型（底氫型）焊條；高強(qiáng)度螺栓采用10.9級扭剪型高強(qiáng)螺栓連接，按摩擦型設(shè)計，接觸面噴砂處理；筏形基礎(chǔ)選用C40混凝土，鋼筋為HRB335級。
結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)
- 以門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)為例，適用于主要承重結(jié)構(gòu)為單跨或多跨實(shí)腹式門式剛架、具有輕型屋蓋和輕型外墻、無橋式吊車或有起重量不大于20t的A1 - A5工作級別橋式吊車或3t懸掛式起重機(jī)的單層房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制作和安裝。
- 鋼框架結(jié)構(gòu)承重體系特點(diǎn)為建筑平面布置靈活，可為建筑提供較大的室內(nèi)空間，各部分剛度比較均勻，抗震性能好，但抗側(cè)剛度小，側(cè)向位移大，梁柱節(jié)點(diǎn)腹板較薄，節(jié)點(diǎn)域?qū)a(chǎn)生大的剪切變形，也使框架側(cè)移增大。

（四）一些常見的答辯問題及回答要點(diǎn)

1. 關(guān)于變形縫

變形縫種類及設(shè)置與否的原因
- 變形縫包括伸縮縫（又稱溫度縫）、沉降縫、防震縫。如果是門式鋼架輕型房屋，其構(gòu)件和維護(hù)結(jié)構(gòu)通常剛度不大，溫度應(yīng)力相對較??；若土壤地質(zhì)條件較好，不需設(shè)置沉降縫；根據(jù)地震設(shè)防烈度為7度的情況，也不需設(shè)置防震縫，所以可能不設(shè)置變形縫。
伸縮縫相關(guān)
- 如果廠房總長度60m，小于一個溫度區(qū)段，可能未設(shè)置伸縮縫。如果某個廠房需要設(shè)置伸縮縫，要根據(jù)具體規(guī)范和實(shí)際情況確定做法。

2. 應(yīng)力相關(guān)

可自我平衡的應(yīng)力及影響
- 殘余應(yīng)力可以自我平衡，因為殘余應(yīng)力是在沒有外力情況下產(chǎn)生的，如果有外力的附加應(yīng)力則不能自我平衡，殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)承載力的影響需要結(jié)合具體的結(jié)構(gòu)分析和計算。

3. 屋面和墻面板相關(guān)

選型依據(jù)
- 屋面板、墻面板選型依據(jù)主要是承受荷載、檁距與支承條件。
窗的位置確定、外墻與主體結(jié)構(gòu)連接
- 根據(jù)廠房的實(shí)際情況，確定廠房的采光等級，查出廠房采光系數(shù)最低值，根據(jù)采光系數(shù)查出窗地面積比，再根據(jù)車間的平面、剖面，確定窗的尺寸、數(shù)量和位置；外墻與主體結(jié)構(gòu)的連接要滿足結(jié)構(gòu)安全和功能要求等多方面因素，具體的連接方式要根據(jù)實(shí)際采用的材料和結(jié)構(gòu)形式確定。

4. 屋面排水相關(guān)

排水方式、天溝尺寸和雨水管數(shù)量確定
- 需要根據(jù)屋面面積、當(dāng)?shù)亟涤陱?qiáng)度、屋面坡度等多方面因素確定屋面排水方式、天溝尺寸和雨水管的數(shù)量，要依據(jù)相關(guān)的建筑排水設(shè)計規(guī)范進(jìn)行計算和設(shè)計。

5. 風(fēng)載與疲勞相關(guān)

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中風(fēng)載和疲勞的考慮
- 我國規(guī)范沒有提及鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中風(fēng)載的疲勞問題，只有英國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范B55950提出在脈動風(fēng)占主要情況下，才考慮疲勞。一般風(fēng)力為平均風(fēng)，脈動風(fēng)占很小部分，只有柔性結(jié)構(gòu)發(fā)生共振（如廣告牌等柔性結(jié)構(gòu)）時才以脈動風(fēng)為主。

6. 吊車梁、檐口高度、柱定位等相關(guān)

限定條件下的尺寸確定
- 在限定吊車梁頂面標(biāo)高的情況下，要結(jié)合廠房內(nèi)部設(shè)備、運(yùn)輸要求、結(jié)構(gòu)受力等多方面因素初步確定檐口高度；邊柱定位軸線到吊車軌道中心線之間的距離要根據(jù)吊車的規(guī)格、運(yùn)行要求以及結(jié)構(gòu)整體布局確定；在限定剛架跨度的情況下，要根據(jù)吊車的起重量、工作范圍、結(jié)構(gòu)受力合理性等初步確定吊車梁的平面位置。

7. 門式剛架相關(guān)概念

開敞式、半開敞式定義
- 按照門剛規(guī)范對開敞式、半開敞式進(jìn)行定義，這涉及到建筑的外墻、屋面等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)置形式和通風(fēng)、采光等功能特性的界定。
屋面檁條布置原則及特殊位置布置原因
- 屋面檁條布置原則要考慮屋面荷載傳遞的均勻性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等因素。在屋脊處，沿屋脊兩側(cè)各布置一道檁條，在天溝附近布置一道檁條是為了增強(qiáng)這些部位的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，更好地承受屋面荷載和應(yīng)對變形等情況。
拉條和剛性撐桿相關(guān)
- 屋面檁條系統(tǒng)中，拉條和剛性撐桿的布置原則要考慮檁條的受力特性，如防止檁條側(cè)向變形等，拉條可提高檁條的側(cè)向穩(wěn)定性，剛性撐桿可在一定程度上分擔(dān)荷載。在考慮風(fēng)吸力時，屋面斜拉條和剛性撐桿布置可能需要根據(jù)風(fēng)荷載的方向和大小進(jìn)行調(diào)整，以確保結(jié)構(gòu)安全。墻梁系統(tǒng)中，拉條和剛性撐桿的布置原則類似，拉條宜設(shè)在墻梁腹板的內(nèi)側(cè)三分之一處，有助于提高墻梁的整體穩(wěn)定性，它們的作用都是為了增強(qiáng)墻梁系統(tǒng)在承受風(fēng)荷載、自重等作用下的穩(wěn)定性。

8. 構(gòu)件計算相關(guān)

構(gòu)件計算長度概念、按類設(shè)計及節(jié)點(diǎn)處理
- 構(gòu)件計算長度是結(jié)構(gòu)力學(xué)中的一個重要概念，與構(gòu)件的實(shí)際受力狀態(tài)和邊界條件相關(guān)，不同的支承情況會有不同的計算長度取值。檁條和墻梁按哪類構(gòu)件設(shè)計要根據(jù)其在結(jié)構(gòu)中的受力特性（如受彎、受壓等）確定，節(jié)點(diǎn)處理要滿足結(jié)構(gòu)受力傳遞、構(gòu)造要求等，例如保證焊縫質(zhì)量、螺栓連接的可靠性等。隅撐的作用是提高鋼梁的側(cè)向穩(wěn)定性，其設(shè)置間距要根據(jù)鋼梁的跨度、荷載等因素確定，穩(wěn)定承載力需要按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行驗算。對于門剛規(guī)程屋面坡度小于0.1時可不考慮橫梁平面內(nèi)穩(wěn)定是基于一定的理論和試驗研究結(jié)果，在這種情況下橫梁的平面內(nèi)穩(wěn)定有足夠的保障。抗風(fēng)柱按哪類構(gòu)件設(shè)計也要根據(jù)其受力特點(diǎn)（如承受風(fēng)荷載等）確定，其節(jié)點(diǎn)處理有不同的方式，如柱腳可鉸接或剛接，鉸接時基礎(chǔ)只承受較小的軸力與剪力，設(shè)計和構(gòu)造簡單，抗風(fēng)柱傳遞給基礎(chǔ)的軸力只有抗風(fēng)柱本身的重量和相鄰山墻墻板的重量。
穩(wěn)定與強(qiáng)度區(qū)別、拉桿長細(xì)比考慮
- 穩(wěn)定是指構(gòu)件在受力過程中保持原有平衡狀態(tài)的能力，強(qiáng)度是指構(gòu)件抵抗破壞的能力。拉桿雖然主要承受拉力，但在某些情況下，如長細(xì)比較大時，可能會發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，所以也要考慮長細(xì)比，以確保拉桿在使用過程中的安全性。