发布时间：2023-03-22 17:36:16
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的刚架结构设计论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
【关键词】钢筋混凝土；框架结构；计算简图
1 前言
20世纪90年代以后，随着我国钢材量的不断提高，钢一混凝土组合结构在建筑行业得到了迅速发展，随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑，在结构设计中遇到的各种难题也日益增多，因而作为一个结构设计者需要在遵循各种规范下大胆灵活的解决一些结构方案上的难点、重点。
2 框架结构方案构思时应考虑以下几点
2.1 结构的传力路线应简捷明了。在荷载作用下，结构的传力路线越短、越直接，结构的工作效能越高，'所耗费的建材也就越少。
2.2 从力学观点看，在民用和公共建筑的平面布局中，应当尽量使柱网按开间等跨和进深等距(或近似于等距)布置，这样可以相应减少边跨柱距，也可以充分利用连续梁的受力特点以减少结构中的弯距，可以使各跨梁截面趋于一致，而提高结构的整体刚度。
2.3 结构方案还应结合工程地质情况和建筑功能要求综合考虑。
3 应从概念设计上着手注意几个问题
3.1 关于强柱弱梁节点。这是为了实现在罕遇地震作用下，让梁端形成塑形铰，柱端处于非弹性工作状态，而没有屈服，但节点还处于弹性工作阶段。强柱弱梁措施的强弱，也就是相对于梁端截面实际抗弯能力而言柱端截面抗弯能力增强幅度的大小，是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力，而且不致形成"层侧移机构"，从而使柱不被压溃的关键控制措施。柱强于梁的幅度大小取决于梁端纵筋不可避免的构造超配程度的大小，以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布和动力特征的相应变化。因此，当建筑许可时，尽可能将柱的截面尺寸做得大些，使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1，并控制柱的轴压比满足规范要求，以增加延性。验算截面承载力时，人为地将柱的设计弯距按强柱弱梁原则调整放大，加强柱的配筋构造。梁端纵向受拉钢筋的配筋不得过高，以免在罕遇地震中进入屈服阶段不能形成塑性铰或塑性铰转移到立柱上。注意节点构造，让塑性铰向梁跨内移。
3.2 关于"强剪弱弯"措施：强剪弱弯是保证构件延性，防止脆性破坏的重要原则，它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力，使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中以足够的保证率不出现脆性剪切失效。对于框架结构中的框架梁应注意抗剪验算和构造，使其满足相关规范要求。
3.3 注意构造措施。
3.3.1 对于大跨度柱网的框架结构，在楼梯间处的框架柱由于楼梯平台梁与其相连，使得楼梯问处的柱可能成为短柱，应对柱箍筋全长加密。这一点，在设计中容易被忽视，应引起重视。
3.3.2 对框架结构外立面为带形窗时，因设置连续的窗过梁，使外框架柱可能成为短柱，应注意加强构造措施。
3.3.3 对于框架结构长度略超过规范限值，建筑功能需要不允许留缝时，为减少有害裂缝(规范规定裂缝宽度小于0.3mm)，建议采用补偿混凝土浇筑。采用细而密的双向配筋，构造间距宜小于150mm，对屋面宜设置后浇带，后浇带处按构造措施宜适当加强。
3.3.4其它构造措施限于篇幅，这里不再赘述，请详见新规范。
4 结构计算方面的问题
4.1 计算简图的处理
结构计算中，计算简图选取的正确与否，直接影响到计算结果的准确性，其中比较典型的是基础梁的处理。一般情况下，基础梁设置在基础高度范围内，作为基础的一部分，此时结构的底层计算高度应取基础顶面至一层楼板顶面的高度。基础梁仅考虑承担上部墙体荷载，构造满足普通梁的要求即可。当按规范要求需设置基础拉梁时，其断面和配筋可按构造设计，截面高度取柱中心距的1／12～1／18，纵向受力钢筋取所连接的柱子的最大轴力设计值的10％作为拉力来计算。但是，当基础埋深过大时，为了减少底层的计算高度和底层的位移，设计者往往在±0．000以下的某个适当位置设置基础拉梁。此时，基础拉梁应作为一层输入，底层计算高度应取基础顶面至基础拉梁顶面的高度，二层计算高度应取基础拉梁顶面至一层楼板顶面的高度。拉梁层无楼板，应开洞处理，并采用总刚分析方法进行计算。基础拉梁截面及配筋按实际计算结果采用。若因此造成底层框架柱形成短柱，应采取构造措施予以加强。另一个需要注意的是，当框架结构的电梯井道采用钢筋混凝土井壁时(设计时应尽量避免)，计算简图一定要按实际情况输入，否则可能会造成顶部框架柱设计不安全。
4.2 结构计算参数的选取
4.2.1 设计基本地震加速度值
《建筑抗震设计规范》(GB50011一2001)中规定：抗震设防烈度为7度时，设计基本地震加速度值分别为0.1g和0.15g两种，抗震设防烈度为8度时，设计基本地震加速度值分别为0.2g和0.3g两种，这与89规范差别较大。计算中应严格注意地震区的划分，选取正确的设计基本地震加速度值，这一项对地震作用效应的影响极大。
4.2.2 结构周期折减系数
框架结构由于填充墙的存在，使结构的实际刚度大于计算刚度，计算周期大于实际周期，因此，算出的地震作用效应偏小，使结构偏于不安全，因而对结构的计算周期进行折减是必要的。折减系数可根据填充墙的材料及数量选取0.7～0.9。
4.2.3 梁刚度放大系数
SATWE或TAT等计算软件的梁输入模型均为矩形截面，未考虑因存在楼板形成T型截面而引起的刚度增大，造成结构的实际刚度大于计算刚度，算出的地震剪力偏小，使结构偏于不安全。因此计算时应将梁刚度进行放大，放大系数中梁取2．0、边梁取1．5为宜。
4.2.4 活荷载的最不利布置
多层框架，尤其是活荷载较大时，是否进行活荷的最不利布置对计算结果影响较大。即使选用程序中给定的梁设计弯矩放大系数，也不一定能反映出工程的实际受力情况，有可能造成结构不安全或过于保守。考虑目前的计算机计算速度都比较快，作者建议所有工程都应进行活荷载的最不利布置计算。
4.3 独立梁箍筋计算结果需复核
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中规定：对集中荷载作用下的独立梁，应按公式进行计算，且集中荷载作用点至支座间的箍筋，应均匀配置。但SATWE软件计算梁箍筋时，未考虑独立梁这一情况，都按公式 进行计算，有时会造成计算结果偏小，设计中若遇到有独立梁存在的情况，应对梁箍筋的计算结果进行手算复核。
5 设计构造方面的问题
5.1 框架节点核芯区箍筋配置应满足要求对于规范中规定的框架柱箍筋加密区的箍筋最小体积配箍率的要求，绝大部分设计人员都能给予足够的重视，但对于《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中规定的"一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10、0.08且体积配箍率分别不宜小于0.6％、0.5％ ，0.4％。"设计中经常被忽视，尤其是柱轴压比不大时，常常不满足要求。这一规定是保证节点核芯区延性的重要构造措施，应严格遵守。
5.2 底层框架柱箍筋加密区范围应满足要求建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中规定："底层柱，柱根处箍筋加密区范围为不小于柱净高的1/3"这是新增加的要求，设计中应重点说明
5.3 框架梁的纵向配筋率应注意
《建筑抗震设计规范》(GB50011一2001)中规定："当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2％时，梁箍筋最小直径的数值应比表6.3.3中规定的数值增大2mm。"在目前设计中，这一规定常被忽视，造成梁端延性不足。
5.4 框架梁上部纵筋端部水平锚固长度应满足要求
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中规定："框架端节点处，当框架梁上都纵筋水平直线段锚固长度不足时，应伸至柱外边并向下弯折，弯折前的水平投影长度不应小于0.4LaE。" 当框架柱截面尺寸小于400×400mm时，应注意梁上部纵筋直径的选择，否则这一项要求不容易得到保证。
关键词 ：轻型钢结构 门式刚架 优化
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
中图分类号：TU328 文献标识码：A文章编号：
随着科学技术的发展，生产力水平的提升，我国钢产量的不断提高、种类不断丰富。彩色压型钢板生产的迅速发展，为轻型刚结构房屋的发展奠定了良好的物质基础。轻型钢结构房屋具有跨度大自重轻，费用低，施工迅速，施工污染环境少、造型简洁大方，以及可重复利用等优点，在工业厂房、仓库、展厅等工业与公共建筑的中得到了越来越多的应用和发展。
1 门式刚架的形势及特点
钢架结构是粱 、柱单元构件的组合体，是柱与直线型、弧线型、 折线型横梁钢性连接的承重骨架体系。其形式种类繁多 ，在单层厂房及仓库中，应用较多的为单层单跨，双跨或多跨的双坡门式刚架，它可根据通风 、采光的需要设置天窗 、通风屋脊和采光带等 。
门式钢架的整个构件横截面尺寸较小，可以有效地利用建筑空 间 ，从而降低房屋的高度 ，减小建筑体积 ，在建筑造型上也较简洁美观，其次，钢架构件的刚度较好 ，其平面内、外的刚度差别较小，为制作 、运输 、安装提供有利的条件 。
1.1门式钢架 的结构形式
门式钢架的结构形式多种多样。按构件体系分，有实腹式与格构式 ；按横截面组成分 ，有等截面与变截面。实腹式钢架的横截面一般为H型 ，少数为z型 ；格构式的横截面为矩形或三角形 ；按结构选材分 ，有普通型刚、薄壁型钢 、钢管或钢板焊成 。
1.2门市刚架的特点
（1）采用轻型屋面，可减小梁柱截面及尺寸，可以降低房屋的高度，从而有效地利用建筑空间，减小建筑体积，在建筑造型上也较为简洁美观。
（2）在多跨建筑中可做成一个屋脊的大双坡屋面，为长坡面排水创造了条件。中间柱可减少横梁的跨度，从而降低造价。中间柱可采用钢管制作的上下铰接摇摆柱，占用空间小。
（3）跨度较大的钢架可采用改变腹板高度、厚度及翼缘宽度的变截面。
（4）钢架的腹板允许其部分失稳，利用其屈曲后的强度，即按有效宽度设计，可减小腹板厚度，不设或少设横向加劲肋。
（5）竖向荷载通常是设计的控制荷载，由于结构自重很轻，地震作用一般不起控制作用，使结构设计大为便捷。
（6）支撑可做的较轻便，将其直接或节点板与钢架相连。在非抗震区也可采用张紧的圆钢。
（7） 结构构件可全部在工厂制作，工业化程度高。结构单元可根据运输条件划分 ，单元之建存现场用螺栓相连 ，安装方便快速。基础简单，土建施工量小。
2 轻型结构门式钢架设计要点
2.1合理跨度的确定
厂房的跨度主要由生产工艺流程和使用功能决定。如何确定经济跨度，在满足生产工艺和使用要去的基础上，应根据厂房的高度进行确定。通常，在柱高、荷载不变的情况下，适当增加厂房的跨度，刚架的用钢量增加并不显著，而且这样可节省空间，降低基础造价，节约的成本较为客观。通过大量计算发现当檐口高度为 6米 、柱距为 7.5米 、荷载不变的情况下 (恒载 0.4KN／m2，活 载 0.5 KN／m2 ，基本风压 0.4 KN／m2，无吊车)，跨度在18～48m之间的刚架单位用钢量 (Q235―B)为18～35kg／m2; 当檐高为 12m时(其他情况同上 )，跨度在 18～48m之间的刚架用钢量 (Q235―B)为 25～40kg／m2，当檐高超过 18m时，宜采用多跨刚架(中间设摇摆柱)，其用钢量较单跨刚架节约 16.7％左右，因此 ，设计人员应根据实际情况在选择方案时，应选择较为经济的跨度，不宜盲目追求大跨度 。
2.2刚架最优间距的确定。
刚架的间距与刚架的跨度、屋面荷载、檩条形式等因素有关 ，在刚架在跨度较小的情况下 ，选用较大的刚架间距 ，增加檩条的用钢量是不经济的，因此从综合经济分析的角度看，确定合理的柱距才能既节约钢材，又能使设计真正作到定型化、专门化、标准化以及轻型化 。从而推动门式刚架轻钢房屋结构体系在我国的发展。经过大量计算，笔者发现：随着柱距的增大，刚架的用钢量比例是逐渐下降的，但当柱距增大到一定数值后 ，刚架的用钢量随着柱距的增大下降的幅度较为平缓。而其他如檩条、吊车梁、墙梁的用钢量随着柱距的增大而增加，就房屋的总用钢量而言 ，随柱距的增大先下降而后又上升。―般情况下 ，门式刚架最优间距应在 6―9m之间，柱距不宜超过 9m，超过 9m时，屋面檩条与墙架体系的用钢量增加太多，综合造价并不经济。
2.3确定科学的结构力学模型
轻型门式刚架的形式多种多样，柱脚和基础通常做成铰接，多跨刚架的中柱多采用摇摆柱。但当柱高较大时，为控制风荷载作用下的柱顶位移，柱脚宜做成刚接，多跨刚架的中柱与横梁的连接也宜采用刚架，多跨刚架的中柱与横梁的连接也宜采用刚接，多跨刚架宜做成多坡，较为节省钢材。门式钢架一般采用实腹式变截面和柱来适应弯矩变化，以达到节约钢材的目的。除腹板高度变化外，厚度也可根据需要变化；上下翼缘可用不同截面；相邻单元的翼缘也可采用不同截面。因此，影响整个刚架用钢量的因素有上翼缘的宽度、厚度 ；下翼缘的宽度 、厚度 ；腹板的厚度；构件大头 、小头的高度 ；而且这些因素之间也互相影响，互相不独立。柱通常为楔形杆件，楔形柱的最大截面高度取最小截面高度 的 2～3倍为最优截面，门式刚架腹板主要以抗剪为主，翼缘以抗弯为主，在无振动荷载作用下，可充分利用腹板屈曲后强度分析构件强度和稳定性，将构件设计成为高而窄的截面形式(最小截面高度宜取跨度的 1／45～1／60，截面高宽比一般为 3～5)，PKPM系列软件的 STS模块截面最优化比较简单易行的方法是按照构件内力来调整内力来调整尺寸，经过试算确定重量最小的截面。这种方法不但计算次数少，而且可以人工干预截面优化范围，快速的得到比较理想的截面尺寸。构件的平面外稳定可通过设置隅撑来保证，为使结构具有可靠的整体稳定性，纵向通常设置由十字交叉圆钢组成的屋面横向水平支撑，同事，应在柱顶和屋脊设置刚性杆。在实际工程中，当屋面与檩条连接可靠时，可利用型钢檩条兼做刚性杆。有条件时，檩条可设计成连续檩条，檩条平面外应根据具体情况设置相应拉条。
3 结束语
随着门式钢结构在工业与民用建筑中的广泛应用，提高钢结构工程设 计水平显得日益重要。对越来越多从事轻型房屋钢结构上程设计工作的从业人员 ，除要求掌握专业理论知识外 ，还必须了解轻型房屋钢结构工程的制作安装工艺 、现场环境和相关情况，更深入地理解和 掌握规范 ，只有通过精心和合理的没计 ，才能使轻型房屋钢结构得到更大的发展 。
参考文献 ：
【l】樊永华．门式刚架设计应注 意的 问题［J］PKPM新天地，2008(3)：25 27．
【2】《轻型钢结构设计手册》编辑委员会. 轻型钢结构设计手册2006年第二版：203
【3】《钢结构设计手册》编辑委员会.钢结构设计手册（上册）2004年1月第三版：413
第一作者简介
姓名 张严方 性别 女 出生年 83.12 职称 助理工程师
论文题目 关于工业厂房设计中轻型门式刚架的优化 文章编号
单位名称 国家粮食储备局西安油脂科学研究设计院 邮编 710082
基金项目编号
1.1预埋地脚螺栓与砼短柱边距离过近。在刚架吊装时，经常不可避免的会人为产生一些侧向外力，而将柱顶部砼拉碎或拉崩。在预埋螺栓时，钢柱侧边螺栓不能过于靠边，应与柱边留有足够的距离。同时，砼短柱要保证达到设计强度后，方可组织刚架的吊装工作。
1.2往往容易遗忘抗剪槽的留设和抗剪件的设置。柱脚锚栓按承受拉力设计，计算时不考虑锚栓承受水平力。若未设置抗剪件，所有由侧向风荷载、水平地震荷载、吊车水平荷载等产生的柱底剪力，几乎都有柱脚锚栓承担，从而破坏柱脚锚栓。
1.3柱脚底板与砼柱间空隙过小，使得灌浆料难以填入或填实。一般二次灌料空隙为50mm。
1.4有些工程地脚螺栓位置不准确，为了方便刚架吊装就位，在现场对底板进行二次打孔，任意切割，造成柱脚底板开孔过大，使得柱脚固定不牢，锚栓最小边（端）距亦不能满足规范要求。
2梁、柱连接与安装
2.1多跨门式刚架中柱按摇摆柱设计，而实际工程却把中柱与斜梁焊死，致使实际构造与设计计算简图不符，造成工程事故。所以，安装要严格按照设计图纸施作；
2.2翼缘板与加厚或加宽连接板对接焊缝时，未按要求做成倾斜度的过渡。对接焊缝连接处，若焊件的宽度或厚度不同，且在同一侧相差4mm以上者，应分别在宽度或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1：2.5（1：4）的斜角。
2.3端板连接面制作粗燥，切割不平整，或与梁柱翼缘板焊接时控制不当，使端板翘曲变形，造成端板间接触面不吻合，连接螺栓不得力，从而满足不了该节点抗弯受拉、抗剪等结构性能。
2.4刚架梁柱拼接时，把翼缘板和腹板的拼接接头放在同一截面上，造成工程隐患。拼接接头时，翼缘板和腹板的接头一定要按规定错开。
2.5刚架梁柱构件受集中荷载处未设置对应的加劲肋，容易造成结构构件局部受压失稳。
2.6连接高强螺栓不符合《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接的技术条件》或《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈型式尺寸与技术条件》的相关规定。高强螺栓拧紧分初拧、终拧，对大型节点还应增加复拧。拧紧应在同一天完成，切勿遗忘终拧。一定要在结构安装完成后，对所有的连接螺栓应逐一检查，以防漏拧或松动。
2.7有些工程中高强螺栓连接面未按设计图纸要求进行处理，使得抗滑移系数不能满足该节点处抗剪要求。必须按照设计要求的连接面抗滑移系数去处理。
2.8有的工程缺乏有针对性的吊装方案，吊装刚架时，未采用临时措施保证刚架的侧向稳定，造成刚架安装倒塌事故。应先安装靠近山墙的有柱间支撑的两榀刚架，而后安装其他刚架。头两榀刚架安装完毕后，应在两榀刚架间将水平系杆，檩条及柱间支撑，屋面水平支撑，隅撑全部装好，安装完成后应利用柱间支撑及屋面水平支撑调整构件的垂直度及水平度，待调整正确后方可锁定支撑，而后安装其他刚架。
3檩条、支撑等构件的制作安装
3.1为了安装方便，随意增大、加长檩条或檩托板的螺栓孔径。檩条不仅仅是支撑屋面板或悬挂墙面板的构件，而且也是刚架梁柱隅撑设置的支撑体，设置一定数量的隅撑可减少刚架平面外的计算长度，有效的保证了刚架的平面外整体稳定性。若檩条或檩托板孔径过大过长，隅撑就失去了应有的作用。
3.2隅撑角钢与钢梁的腹板直接连接，当刚架受侧向力时，使腹板在该处局部受到侧向水平力作用，容易导致钢梁局部侧向失稳。
3.3有的工程所用檩条仅用电镀，造成工程尚未完工，檩条早已生锈。檩条宜采用热镀锌带钢压制而成的檩条，且保证一定的镀锌量。
3.4因墙面开设门洞，擅自将柱间垂直支撑一端或两端移位。同一区隔的柱间支撑、屋面水平支撑与刚架形成纵向稳定体系，若随意移动其位置将会破坏其稳定体系。
3.5有些单位为了节省钢材和人工，将檩条和墙梁用钢板支托的侧向加劲肋取消，这将影响檩条的抗扭刚度和墙梁受力的可靠性。故施工单位不得任意取消设计图纸的一些做法。
3.6有的单位擅自增加屋面荷载，原设计未考虑吊顶或设备管道等悬挂荷载，而施工中却任意增加吊顶等悬挂荷载，从而导致钢梁挠度过大或坍塌。任何单位均不得擅自增加设计范围以外的荷载。
3.7屋面板未按要求设置，将固定式改为浮动式，使檩条侧向失稳。往往设计檩条时，会考虑屋面压型钢板与冷弯型钢檩条牢固连接，能可靠的阻止檩条侧向失稳并起到整体蒙皮作用。
3.8刚性系杆、风拉杆的连接板设置位置高低不一，使得水平支撑体系不在同一平面上，从而影响刚架的整体稳定性。刚性系杆与风拉杆构成水平支撑体系，其设置高度在同一坡度方向应保持一致。
目前，我国钢结构住宅产业已进入一个新的发展阶段，有关规范和标准已经出台，国内钢材产量充足，有了一批钢结构住宅试点与示范的建设经验和科技成果，钢结构住宅的发展已具备了较好的物质和技术基础。当然，在钢结构住宅发展方面，还有一些技术问题有待解决。钢结构住宅的推广还需要做大量的工作，完善不同类型结构设计规范和施工技术标准，研制新型的轻质保温墙体材料以及与住宅部品的配套问题，同时还要广泛宣传开发轻钢住宅的益处，让更多的开发商、设计师和用户认识了解钢结构住宅的优点。
参考文献
[1]刘玉株.钢结构住宅技术问题讨论.建筑创作，2003年2月.
[2]陈禄如等.攻克关键技术推动钢结构住宅发展.建设科技，2003年12月.
【关键词】力矩分配法；力矩-剪力分配法；应用力学基础
【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. 对于一种经典的结构计算方法，其力学原理的诠释对夯实专业基础是重要的。
1.1 我们在总结力矩分配法和剪力分配法原理基础上提出的力矩-剪力分配法[1][2]可较好地说明掌握计算方法力学原理的重要性。众所周知，力矩分配法只适用于只有转角为未知量的刚架、连续梁或以剪力静定杆为抗侧构件的刚架（无剪力分配法），其分配过程的力学原理[1][3]可简述为：首先用刚臂约束结点各分配结点的转角，这时各杆端有固端弯矩作用，同时约束刚臂上作用有不平衡力矩。分配过程是逐一地轮回释放每个分配结点刚臂约束，即在分配结点反向施加不平衡力矩，这一过程使围绕分配结点的杆近端平衡，同时使围绕该结点的杆端转角更接近实际变形。
1.2 剪力分配法则适用于只有侧移为未知量的刚架，其力学原理[1]可简述为：首先用支杆约束各楼层侧移，计算出支杆上作用的不平衡楼层剪力，拆去支杆的分配过程即在各楼层反向施以该楼层剪力，楼层剪力的侧移弯矩由同层柱端承担。
1.3 以上述两种方法基本原理为基础的力矩――剪力分配法原理适用于一般刚架的渐近计算，方法的创新完全取决于对力矩分配和剪力分配法的力学原理认识。计算过程的力学原理简述为以下四步：
（2）在结点转动约束保持的状态逐一释放各楼层支杆，即应用剪力分配法一轮，
（3）在楼层侧移约束保持的状态逐一释放各分配结点的转动约束，即应用力矩分配法一轮
（4）经多轮以上两步计算后，最终的杆端弯矩为以上两种分配法所得的分、传的弯矩及
固端弯矩之和。
为简明计，现以图1a所示一般刚架为例说明计算的渐近过程。
1.4 约束自由结点B、D的线位移及角位移，计算固端弯矩如图18b。由于水平力较大，其产生的效应会较大，第一轮分配从剪力分配开始。
1.5 第一轮分配、传递：
（1）对加约束后的图一b的刚架，仅释放D处支杆，剪力分配法分配100KN水平力（图二a），这时B、D结点不平衡力矩均为-100KN・m，剪力分配弯矩在计算简图（图三）上用圆括号数表示。
（2）对图二b 的刚架，仅释放B处刚臂，力矩分配法分配该结点上的不平衡力矩 ，分配后B处力矩平衡、D结点不平衡力矩 （图二c），力矩分配法分配弯矩在计算简图（图三）上用下划线表示，传递弯矩用非下划线数表示。
（3）对图二c的刚架，仅释放D处刚臂，力矩分配法分配-58.4KN・m，完成第一轮分配、传递。这时D结点力矩平衡，同时支杆内水反力。
1.6 第二轮分配、传递：
（1）图二d：对图2c的刚架，仅释放D处支杆，剪力分配法分配27.8KN水平力，这时B、D结点不平衡力矩均为-27.8 KN・m。
（2）图二e：对图二d的刚架，仅释放B处刚臂，力矩分配法分配27.8 KN・m力矩，这时B处力矩平衡，D结点不平衡力矩 10.6-27.8=-17.2。
（3）图二f：对图2e的刚架，仅释放D处刚臂，力矩分配法分配17.2KN・m，这时D结点力矩平衡，同时支杆内水反力。
（4）计算过程的首轮分配可以力矩分配法开始，也可以剪力分配法开始。当有水平荷载作用时，宜以剪力分配开始。当结构上只有竖向荷载时，应从力矩分配法开始首轮计算。在计算简图中，计算得的分配弯矩用下划线表示，传递弯矩用非下划线表示。剪力分配的柱端弯矩用园括号内的数表示。
（5）上例表明，把力矩分配法的应用范围延拓到一般刚架的这一新颖渐近算法，完全得意于对计算过程力学原理的认知。“弯矩分配法实质上是 （增量形式的） 塞德尔迭法”――我们认为这一数学诠释从建筑工程人材培养的角度去审视并不重要，而更应重视方法本身的力学意义对提高学生分析工程实际问题能力，培养其后继发展潜力的作用。实际上，许多数学理论的发展均源于力学，历史上大量数学家，如牛顿（Newton1643-1721）、胡克（Hooke.R，1635-1703），泊松（Poission.S.D 1781-1840）、帕斯卡（Pascal.B，1623-1662），欧拉（Euler.L，1707-1783），傅立叶（Fourier.J，1768-1830），斯托克斯（Stokes.G，1809-1903）
柯西（Cauchy.A，1789～1857）等人，更是著名的力学家，在这一意义上，我们认为屏弃力矩分配法是片面的。土木工程所属二级学科各专业培养的主要工作是打牢专业理论基础，如果认为机算仅几分钟就能完成的计算方法应淘汰，那么以经典数力理论为基础发展起来的大量学科和知识，包括结构力学中的力法，位移法也无以立足之理了。
2. 对结构力学向程序化或概念化发展的浅见
2.1 《结构力学》向程序化还是向概念化发展的争论，近十年来一直未停止过，偏重机算的倾向已造成众多结构设计人员丧失结构分析能力而成盲从于计算机。我们认为强调机算的速度并没有抓住矛盾的本质，计算机永远只能作为人类的工具而非本末倒置。诚然，在计算机普及，计算技术迅猛发展、结构计算商品软件层出不穷的今天，计算机作为数值计算的有力工具，在工程设计中发挥了显著作用，但灵活应用专业基础理论以提高工程技术人员分析问题、解决问题的能力则是提高工程技术人员专业素质的更重要因素。以有限单元法为例，机算机将单刚元素对号入座送入总刚刚度集成法则并不能使设计人员对力学原理认知，执行矩阵位移法的机算过程冗繁且规律性强，这正适应了计算机运算速度快的特点。但这一思维模式较之应用力学原理的理性思维模式，是不能亲此疏比的。后者对广大工程技术人员的专业能力提高、创新思维的建立是必要的，现以纯理论经分析得到结构总刚元素的算例说明之。
例二，，图5（a）所示由梁式杆和轴力杆组成的组合结构，试分析计算总刚的全部元素。
3. 结论
强化专业素质能力培养应始终惯穿于《结构力学》教学的全过程，这对于结构工程专业人员打牢专业理论的力学基础，培养后继发展潜力和创新能力均是十分必要的，从这一意义上讲，弯矩分配法不宜在教学内容中淘汰，而以机算为主的有限元法也应的教学中实出力学原理的诠释。我们的立论依据至少包括以下方面：
（1）强化基础力学概念有益于培养专业技术人员的创新思维能力，范例一较好说明这一点。大量经典学科有别于新兴学科的本质是，前者的创新势必要以丰富的传统理论知识积淀为基础，以经典理论为基础的学科，其专业素质的提高是循序渐近的。
（2）突出概念化的分析结构力学有助于提高广大工程技术人员分析、解决实际问题的能力。范例二在一定程度上可说明这一点，我们在结构力学教学中结合不同计算方法突出力学原理以强化学生分析问题能力的内容在《分析结构力学》[1][4][5]很多，可供参考。
（3）与不同计算方法相关联的数值计算方法，如解线性方程组的渐近叠代法，高斯消元法、约当消元法等方法的数学推理仅仅是工科数学基础范畴的工作，对于培养建筑工程学生专业素质的作用另当别论。
（4）结构力学中大量计算方法均是立足于手算的方法，不能因机算方法的速快而疏此亲彼。计算机只是人类的应用工具而非本末倒置，工程设计领域盲从于计算机的现象值得纠正。
参考文献
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[基金项目]贵州省科学技术基金 项目批准号：黔科合J字[2011]2014号。
关键词：应用技术本科；土木工程专业；实践教学体系；现场工程师
中图分类号：G6420；TU4 文献标志码：A 文章编号：10052909（2017）02011005
在现代教育体系中应用技术本科教育隶属于职业教育体系，而传统的普通本科教育属于普通教育体系[1]，不同的教育体系对人才培养目标的要求有差异。应用技术本科院校的人才培养应以产业需要为导向，能力培养为主线，强调产学研协同，着重培养在技术实践、技术设计及技术研发方面能适应现行产业发展需要的高级技术型及管理型人才[2]。为实现应用技术本科院校的办学定位，南京理工大学泰州科技学院提出“现场工程师”人才培养理念。“现场工程师”就是工作在工程技术一线的工程技术的实践者，工艺技术的设计师，技术难题的解决者。应用技术本科院校应着重强调技术，而技术能力的培养离不开实践，所有实践环节的设置直接影响着应用技术本科院校人才培养目标的实现。文章结合土木工程专业实践教学改革中的尝试，探讨基于“现场工程师”培养目标的土木工程专业实践教学体系构建。
一、土木工程专业实践教学环节的设置
土木工程专业是一门实践性很强的应用型工科专业，要求土木工程专业必须具有很强的工程性、技术性及实践性[3]。土木工程专业应用型人才的培养目标，要求土木工程专业应遵循应用型人才培B规律，强化学生实践能力及创新能力的培养。实践教学环节的设置，很大程度上影响着应用型人才培养的目标实现。
《高等学校土木工程本科指导性专业规范》[4]（以下简称“专业指导规范”）中明确指出：土木工程专业实践教学环节应涉及实验、实习及设计
三大主
要领域，而设计领域又包含课程设计和毕业设计（论文）两个方面。该实践环节的设置具有国际通用性，其科学性不言而喻。因此，
重新整合优化实践环节，将其整合成实验教学环节、课程实训教学环节及“择业”实践环节三方面，如图1所示。对实验教学环节仅进行内容及组织形式的适当调整，将测量实习、认识实习及课程设计合并形成课程实训教学环节，将生产实习、毕业实习及毕业设计合并成“择业”实践环节。“择业”实践环节以产业需求为导向，学生就业意向为前提。
二、实验教学体系构建
《专业指导规范》中规定土木工程专业实验领域应包含基础实验、专业基础实验、专业性试验及研究性试验四个环节[4]。在实验教学体系构建时将这四大环节融入“两大平台”，通过“两大平台”锻炼学生的“两大能力”，而在平台建设时引入即强调实验项目开发的“综合集成化”理念，如图2所示。
（一）“两个平台”的建设
在实验教学体系构建时应搭建服务于四大环节的实践教学平台。将基础实验、专业基础实验和专业综合实验合并构建为“实验教学平台”，将专业研究实验构建为“科研创新实验平台”，即构建出如图2所示的特色显明、目标明确的土木工程专业实验教学体系。
（二）“两大能力”的培养
通过“两大平台”的建设锻炼学生基础知识实践技能和专业创新应用能力。实验教学体系应以教学为核心，人才培养为主线[5] ，通过实验教学平台锻炼学生
的实践技能，帮助学生强化对课程理论知识的消化、培养学生从事科学实验的科学精神及必要的实践能力，通过科研创新平台培养学生的创新性思维。通过该环节的锻炼，南京理工大学土木工程学生的创新能力显著提高，在近两届“江苏省结构创新大赛”中均取得三等奖以上的好成绩。
（三）“综合集成化项目”的开发
土木工程专业中实验设置往往受课程影响，难以打开课程体系的壁垒，使得实验项目开发各自为阵。这样既割裂了各课程实验之间应有的联系，也使学生难以理解课程实验的用途及意义，因此，有必要开发“综合集成化项目”，让学生将各基础实验串联起来，提升学生从事科学研究及应用创新的能力。以“综合集成化”的梁抗弯试验为例，图3给出了梁抗弯试验的集成框图。通过梁抗弯试验这一主线，将多门专业理论课程的知识及多个专业基础实验有机结合。整个过程既锻炼了学生的实验设计能力，又提高了学生的动手实践能力，还提升了学生对知识的综合运用能力。而专业知识的综合运用能力对解决工程实际问题至关重要。通过该实践环节的实施，提高了学生的创新意识和创新能力，多名学生依托该综合实验平台申报“江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目”，连续三年均获得“省级项目”资助。
三、课程实训教学体系构建
将测量实习、认识实习及课程设计合并形成课程实训教学环节，在构建的过程中应“依托行业最新标准，结合区域产业岗位需求，强调创新及应用”。通过“两平一库”平台（“两平”即“半拉子工程”实训平台和“虚拟”实训平台，“一库”即课程视频库）的建设提升测量实习、认识实习及课程设计等实践教学环节的教学效果，并以工程为主线将松散的课程设计集成，同时将多门专业课程及课程实习穿来。课程设计的集成化既实现了专业知识的串联，也训练了学生工程实践的综合能力，还可作为毕业设计的预演。该课程实训教学体系可表述为图4所示框图。
（一）两大实训平台的建设
“半拉子工程”实训平台将工程现场搬到学校，使学生在学习理论知识及进行课程设计时，做到“边看边学，边学边做”。“半拉子工程”实训平台的开发，使学生对拟设计结构的构件组成及构件间的连接形式了然于胸，避免闭门造车的现象。图5为南京理工大学已建成的门式刚架结构及网架结构两个实训平台。此外，对两类结构中涉及的连接节点也按照1∶1的比例做成实物模型，供学生拆卸。该平台还可将工程测量及认识实习融入其中。
“半拉子工程”实训平台花费巨大，难以做到面面俱到。通过计算机信息技术构建“虚拟”实训平台花费较少且效果较好。如孙国华等[6]将电子模型引入钢结构设计。笔者所在学院也基于Web3D技术开发了结构设计类的实训平台，图6给出了基于Web3D的梯形钢屋架支座节点，学生可实现节点的拆卸及装配。计算机“虚拟”实训平台既能帮助学生了解节点组成及连接，还能帮助学生理清节点复杂的空间关系，提高施工图绘制及预算编制的正确性。
（二）施工技术课程视频库的建设
施工技术视频库建设可弥补学生对施工技术了解较少的短板，帮助学生很好地完成施工组织设计。依托“基于工种的一体化教学平台”建设项目，进行了“施工技术课程视频库”的录制工作。现已完成钢构件加工制作、门式刚架吊装以及管桁架吊装等视频的录制。图7为中国医药城会展中心二期大跨度管桁架施工视频截图。通过一系列视频库的建立，可帮助学生建立对一些关键施工技术的直观认识。
（三）课程设计的集成化
土木工程专业涉及的课程设计有房屋建筑学课程设计、钢筋混凝土课程设计、钢结构课程设计、基础工程课程设计、施工组织设计及施工图预算等。现阶段多数院校对各门课程设计的内容作了适当调整，然后再把原先孤立的课程设计集成起来[7]。
课程设计集成以实际工程为背景，依次将项目分解为房屋建筑学课程设计、钢筋混凝土结构或钢结构课程设计、基础工程课程设计、施工图预算及施工组织设计等，根据具体要求统一编制任务书，将原先分散的课程设计有机地串联起来。目前已实现房屋建筑学课程设计、钢筋混凝土结构或钢结构课程设计、基础工程课程设计等部分课程设计的贯通。课程设计的集成化既能培养学生的工程设计全局思想，提高χ识的综合运用能力，又为学生做毕业设计奠定了基础。
四、“择业”实践教学体系构建
将生产实习、毕业实习及毕业设计（论文）合并设置成土木工程专业“择业”实践环节。“择业”实践教学体系构建应立足区域经济，以应用为前提，就业为导向，强调岗位能力培养，为学生就业谋求最大发展。为此在传统“实习”的基础进行了改进，构建了“择业”实践教学体系，如图8。
（一）融入毕业设计
依托学生“择业”方向及实习工作展开毕业设计选题，凝练实践内容，既能调动学生毕业设计的主观能动性和积极性，又能实现真题真做，提高毕业设计的工程实践性，增强学生对专业知识的综合运用能力[8]。
学院已对2011级土木工程专业学生做了初步尝试，依托实践环节内容进行毕业设计选题的有30人。这一部分学生的课题涵盖施工、造价、结构设计、结构鉴定与加固、地基处理及新型建筑材料性能研究等内容，覆盖面较为广泛，对指导教师挑战较大。通过改革让学生了解毕业设计和工作之间的关系，明白工程实践的重要性。
（二）选择“择业”实践周期
建设项目周期通常较长，而传统生产实习学时较少难以保证学生全程参与，很难全面提升学生的实践能力及工程适用能力；实习时间过短也使学生不能真正介入工程，导致用人单位对学生的期望值降低，也使实习效果大打折扣。为解决这一问题，少数院校提出“3+1”模式，将专业应用设计、生产实习、毕业实习及毕业设计合并，学时增加至1年，实践表明改革后的教学效果较好[9]，但其改革中并未将各实践环节深度融合，只是简单的实践环节的集中。学院提出设置1年的“择业”实践，并将毕业设计、生产实习及毕业实习深度融合。1年的“择业”实践既保证了学生对项目全过程参与的学时要求，确保学生对建设项目各环节都有所了解，提升了学生的工程实践能力及岗位适应能力；还要求学生将实践内容进行梳理、整合，形成毕业设计论文，提升了对知识综合运用的能力。
（三）确定“择业”实践岗位
为学生定制合身的“择业”岗位是“择业”实践体系的基础。现行的做法是根据当年毕业生就业岗位反馈以及就业指导部门统计的当年的人力资源市场岗位需求进行“择业”岗位确定。表1给出了2015届254名毕业生的就业情况统计。根据就业统计数据制定“择业”岗位针对性强，有利于提高后续毕业生的就业率。
（四）开展实践岗位能力培训
为提高学生的择业面及企业的欢迎度，提升产学研融合度，学院积极探索“实践岗位能力培训”制度。培训岗位根据学校统计的“择业”岗位及学生的就业意向展开针对性培训，分为
岗前和在岗实时培训两种。为确保该制度落到实处：（1）针对区域产业的人才需求，制定“择业”实习环节拟开设热门岗位的短期岗前培训，要求学生获取1项校内岗位技能培训结业证书方可进入“择业”实践环节，保证进入企业实习的学生能够基本适应企业需求。（2）采取“助推”措施，通过“基于工种的一体化教学平台”提供岗位能力实时培训，帮助学生强化岗位能力，提高学生的岗位适应力，变传统的“硬推实践”为“助推实践”。
（五）落实“员工身份”
多数学生只重视理论课程学习，轻视实践环节，表现为被动接受，且不能摆正自己的位置，导致实践效果较差。为提高“择业”实习环节的教学效果，可借鉴德国“双元制”模式[10]，帮助学生落实“员工身份”，实现从理论到实践，从学生到员工的蜕变。
学校通过创办“创业产业园”，引进多家企业帮助学生创业，产业园每年可接收20余名土木工程专业实习生。此外，学院还与多家企业建立校企合作关系，每年接收约30名土木工程专业实习生。这部分学生均能以员工身份进入企业，实习结束后经过考核合格可签订就业协议。在实习期间，企业帮助学生缴纳意外保险，每月发放生活补助。这种方式既解决了传统实习中的安全纠纷问题，又提高了学生的积极性和参与度，实习效果显著。
（六）建立“择业”实践管理信息平台
随着高等教育大众化的推进，土木工程专业招生人数剧增，学校组织集中实习的难度加大，取而代之“分散实习”。以南京理工大学土木工程学院2011级土木工程专业学生为例，参加生产实习
人数为254人，实习地点覆盖国内12个省、市、自治区，省内覆盖全省13个地级市。实习地点分布范围之广，使教师对实习过程的监管力度弱化，导致实习流于形式，甚至个别学生根本未参与实习。为此，学院自主开发校外实习管理系统，学生每天通过上传实习现场图片及实习日记，实现师生互动交流。实习完毕还可通过该系统提交实习报告，较好地解决了“分散实习”监管难的问题。
五、结语
从实验教学环节、课程设计（实训）教学环节及“择业”实践环节三方面构建了土木工程专业实践教学体系，实现了试验课程、课程设计、“择业”实践环节中多课程、多知识的整合贯通，提升了学生对专业知识及专业技能的综合运用能力。通过构建土木工程实践教学体系，较好地落实了学院“现场工程师”的人才培养理念，符合应用技术本科院校的办学定位，既强化了学生的工程实践能力，使培养的学生能够符合企业对人才的技术能力要求；又培养了学生的专业知识架构和创新能力，为学生后续发展做了必要的知识及能力储备。这一实践体系构建虽然产生了许多积极的效果，但有些做法还处于小范围试点中，若要全面实施还需深入研究。
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关键词：工业厂房；钢结构；造价控制
近10年来，我国经济持续快速蓬勃发展，城市建设进行的是如火如荼。整体经济形式看好以及钢结构技术的成熟性，使我所在二线城市的钢结构建筑也逐渐增加。在商用建筑上有锦州新建的43层喜来登酒店（局部），大润发超市锦州店，各大汽车品牌4S店都是钢结构。在工业建筑上，轻型钢结构厂房如一枝独秀在众多结构形式中脱颖而出。钢结构厂房有着工期短、污染小、重量轻等特点,这些优势让它成为未来发展的必然趋势,特别是在建设部于1997年颁布的《1996―2010年建筑技术政策》首次提出了发展钢结构、加速推广轻钢结构,明确了我国建筑技术政策的导向由多年来的限制钢结构使用转变为发展、推广钢结构的应用。
1 设计阶段钢结构厂房工程造价的控制
1） 方案设计在项目建设中的作用是最首位的，也是决定性的，这个在工程中有着非常重要的阶段。在初步设计阶段，工程技术文件主要表现为初步设计所产生的初步设计图纸及有关设计资料。设计概算的编制，主要是以初步设计图纸等有关设计资料作为依据。
2） 要严格控制设计初步图纸的钢材用量，钢结构，顾名思义，主体材料都是钢的材质。直白的说，在满足生产及使用要求的前提下，钢材含量越少越节省。例如在厂房常用的门式刚架中，经常会使用成型H钢或焊接H型钢。一般情况下，焊接H型钢因其用钢量小于成型H钢，应建议设计人员在设计时直接选择焊接H型钢。
3） 设计主体形式的选择很重要。一般情况下，门式刚架的最优间距为6m-9m，当设有大吨位吊车时，经济柱距一般为7m-9m,不宜超过9m，超过9m时，屋面檩条、吊车梁与墙架体系的用钢量也会相应增加，造价并不经济。厂房造价与所在地区，房屋结构类型，用途、建造时间等等诸多因素有关。钢结构屋架比薄腹梁要贵。但是不同形式的屋架造价也不尽相同。可以设计时选择结构简单并满足使用要求的形式。
4） 在材料选用方面工程造价控制中，彩板是选用进口彩板还是国产彩板，彩板厚度、涂层几层；保温层材料的选择及厚度；屋面有无天窗；厂房开间、跨度；有无吊车、吊车吨位、工作制等级等等的许多因素都有关系，另外地区差价及施工单位的资质水平的影响也不容忽视。
2 招投标阶段钢结构厂房工程造价的控制
建设工程招标是指招标人在发包建设项目之前，公开招标或邀请投标人，根据招标人的意图和要求提出工程报价，择日当场开标，以便从中择优选定中标人的一种经济活动。企业不同于房地产业，造价思维一般常采用定额计价投标。招投标阶段最重要的就是编制标底工作，编制标底应以招标文件、设计图纸、施工方案措施，有关资料及工程量定额，按照国家、省、市规定的技术经济标准定额及规范进行编制，标底价格应由成本、利润、税金组成，同时应考虑人工、材料、机械台班等的价格变动因素和包括不可预见费、措施费、包干费以及风险费。
对于总包工程来说，在图纸没有变化的情况下，中标价格应接近整个工程的最终结算价。我企业招标多采用二次报价，总包形式招标。当然投标价格不一定和标底价格相同，但对于甲方来说，标底是影响哪个施工方中标的底线，也是二次报价的依据。
要做好招标评审工作，作为评委中的造价技术人员，要做好对投标单位进行资格审查及对最低投标报价进行分析。标书评审，一般包括商务标和技术标二部分，对于实行最低价中标来说，商务标的评审尤为重要。审查工作主要审查是否超出图纸范围，有无漏报项目，有无错误理解招标条件内容，必要时对招标单位进行询问，要求投标单位证实其报价的合理性。
3 施工阶段钢结构厂房工程造价的控制
1） 人工费的控制，这个主要取决于施工方用人的合理安排。还有各个工种的配合衔接，避免施工材料物资的二次倒运，甲方尽早提供合适的施工场地。笔者曾在一个企业工作，某个施工项目已经开始建设，但是没有材料堆放的场地，只好将钢梁钢柱在厂家制作好拉进施工现场，但是在运输的过程构件漆膜有很多部位脱落。经过双方协商，增加一遍面漆，增加的面漆费用各自承担一半，费用大约一万元。这个是属于施工中控制造价控制失败的典型例子。
2） 材料费的控制，现在一般采用招投标体系，商业行业一般国际惯用的是清单报价，但是对于大型工业企业来说，多采用定额报价，无论哪种报价，材料价格都是主要内容。材料的选择上主要体现在钢材厂家的选择上，如果企业对建筑技术参数要求很高，要求必须使用厂家的钢材，这样工程造价肯定比较高，如果在满足使用的前提下，适当采用中型钢材的材料，也能节省一笔可观的材料费。
3） 管理费的控制，甲方代表在开工前就确定人选，不应该施工到一半换管理者，甲方代表是企业建厂房直接第一接触人，很多现场情况，很多签证都需要甲方代表的证实。应严格控制现场签证，做到签证和实际内容相符，不要超出应签证的范围，也要熟悉图纸内容，不要重复签证。以免增加造价。南方有一个工程项目，中标价格是135万元，签证价格达到200万多，造成签证价格大于招标价格，这个是甲方控制失败的典型例子，说明在管理上有严重漏洞。
4） 施工中尽量减少图纸变更，不要为了建筑物美观做变更，有的工程是为了政绩，为了形象而做，但是工业厂房一般不存在这个问题，当然在设计阶段也应充分考虑厂房与建筑环境的协调性，以免影响整个厂区的整体规划。
5） 正确对待和处理施工索赔，并且在签订合同阶段就要明确甲乙双方各种责任和权益，以避免产生纠纷，参加招投标的技术人员应参与合同的编写，避免由于合同未明确或不严密等原因而造成的造价失控或者扯皮现象。
4 竣工阶段钢结构厂房工程造价的控制
竣工阶段是成本控制的最后阶段，收集工程结算相关的文件资料：招标文件、标底、施工单位投标报价书、施工合同、审定的施工组织设计、竣工图纸、施工过程中所发生的设计变更、现场签证，根据这些资料和企业有关规定．认真审核工程款．以图纸为依据．对送审的竣工决算进行核实工作量，落实联系单签证，使审核后的结算真正体现工程实际的造价。找出不符合实际的签证，找出不合理的技术措施，并应掌握最新的材料价格，重点审查工程量和材料价格。现在工程数据繁多，计算量大，工程经济人员必须熟练使用计算软件，各种计算软件也是造价审核人员进行工程结算审核所必须的基本硬件。计算软件使用的熟练与否，在一定程度上也决定结算的时间长短。
有效的控制各个阶段的工程造价，是一项复杂而且细致的工作，并且是一个动态的管理，只有各个技术环节与施工层次互相合作，积极配合，把握市场信息，才能为企业节省更多的建设资金，更好的实现造价控制。
参考文献
[1]建筑钢结构设计阶段的工程造价控制2008《民营科技》赵秀荣、刘继斌
关键词：电力隧道智能巡检机器人；轻型吊装减震铝合金轨道；感应取电；无线漏波通信。
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.
中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：
随着电缆在城市电网的广泛应用，电力隧道成为电缆敷设的主要通道之一。由于城市建设的复杂性和线路走廊资源的紧缺，电力隧道内部的运行环境常面临各种客观因素的影响，如地面施工、液体渗漏、通风不佳、内部空间受限等情况，均会直接影响电缆设备的运行状况，同时也不利于维护人员开展巡检工作。如何有效监测电力隧道的运行动态，提升维护人员的巡检效率，成为供电部门需要解决的技术问题。
电力隧道常规巡检问题与解决方案
目前电力隧道的巡检方式以人工巡视为主，运维人员定期巡视地面和隧道内部，在隧道内主要检查电缆本体或发热现象、电缆支架、隧道环境等情况，效率低下，且隧道内采光及通风条件受限，对工作人员的职业健康造成威胁。为有效监测隧道内的环境参数和电缆运行状况，广州供电局已在潭天隧道、麒天隧道内建设了电力隧道环境监控系统，主要包括视频图像、气体监测、水位监控等信息的采集。该系统利用安装在隧道各个监测点的传感器和摄像头，采集现场环境参数和视频信号，并通过光纤网络将数据发至服务器，以供后台维护人员进行监控。该套系统涉及多个产家生产的监控设备，统一集成到监控平台上，相应硬件和软件方面的维护工作量大，存在一定的兼容性问题。
本篇论文所论述的电力隧道智能巡检机器人系统，是在中轴隧道内建设的可视化移动监控系统，它集合了声、光、气体、温湿度等环境监控部件，相较以往的巡检方式和已建的监控系统，主要有两个特点：①监控设备可在隧道内沿轨道移动，解决固定监控只能定点和不能近距离观察的缺点，实行真正意义上的可视化巡视；②智能巡检机器人集成了气体、温湿度、声音、视频等监控单元，相较多点分布的采集单元来说，其设备工作的可靠性更高，能有效降低设备维护工作量及维修成本[1]。下面将论述电力隧道智能巡检机器人系统组成及其功能原理。
电力隧道智能巡检机器人系统组成
电力隧道智能巡检机器人应用系统由轨道总成、供电总成、通信总成、软件平台及智能巡检机器人本体五部分组成。
图1系统组成示意图
轨道总成
轨道[2]作为巡检设备及其供电电缆的承载主体，实现巡检机器人的移动监控。本设计方案采用工字型铝合金轨道，它是一种经特制加工的高强度铝合金型材，经氧化处理，既提高抗腐蚀能力，又可加强表面的硬度，增加抗磨损性能。
轨道的一侧用于安装供电感应电缆，另一侧作为驱动轮行走空间。轨道主体包括吊装轨道、定制弯道、轨道减震附件（解决智能巡检设备行走带来的震动缓冲问题）、轨道连接件等部件，需要根据隧道的空间条件进行设计，以适应上、下坡和转弯等功能。
图2 轨道吊装示意图
供电总成
巡检机器人采用感应取电的供电方式，供电部分基于CPS[4]非接触式电磁感应供电的动力驱动系统，主要由初级电控柜、感应电缆和感应取电单元组成。初级电控柜是用于给轨道巡检设备供电的电控柜，以供电箱为前级电源（输入380V交流电压），通过输出感应电缆向巡检设备供电（额定输出功率8.8kW）。初级电控柜主要组成部分包含：输入滤波装置、整流装置、初级变频器、隔离变压器、电容补偿器等几部分组成。
图3初级电控柜
图4非接触供电的工作原理
电感能量的转移是基于变压器原理。通过初级电控柜将主电源（AC380V）进行过滤、变频、变压及补偿，由感应电缆输出20kHz的高频电流。感应取电单元对高频电磁场进行感应取电，再经过整流调压后可获取DC24—288V的直流电供监控设备使用。
无线感应供电的优点：①系统输出功率大，可应对机器人运动的功率需求；②适用复杂的线路布局，感应电缆可以沿轨道延伸；③工作过程中不产生电弧，安全可靠。
通信总成
本系统主要由光纤通信子系统与无线微波通信子系统两部分组成，用于传输视频、控制及监测数据。首先由通信机房敷设光纤到中轴隧道的无线基站，通过漏波电缆作为天线沿巡检段隧道进行信号覆盖，无线信号为2.4GHz频段，通信协议采用TCP/IP网络协议。智能巡检本体上安装无线接入设备，以无线信号的方式传输监测和视频数据。
无线微波通信子系统由无线收发器与漏波通信电缆组成。漏波电缆[5]是一种天线技术，主要是针对工业现场复杂的空间环境而设计的一种通过特殊馈线电缆传播射频信号的技术。
漏波电缆的原理是将电磁波通过同轴电缆从发射端传至电缆的另一端，在电缆外部导体上等距离开出一列漏波孔，电磁波通过漏波孔向外辐射信号。
图5漏波电缆传输信号示意图
智能巡检机器人
它是整个巡检系统的核心组成部分，承担隧道内巡检和现场处置的主要功能，巡检设备的主要部件包括：车体[7]、驱动步进电机、控制箱、定位模块、雷达超声探头、360°全角度摄像头、LED照明灯具、有害气体探头、温度/湿度探头、应急对讲扬声麦克、车载减震器。
图6机器人硬件构成结构
机器人的技术要求：①按照工业标准设计[8]具备较强的抗电场干扰能力；②适应电力隧道环境[9]（坡度、弯度、速度、防潮、防爆、阻燃等）；③具备车载影像防抖动功能；④爬坡能力。在小于20°的坡度上能够平顺运动；在大于20°的坡度位置，通过在轨道上镶嵌齿状条带，增加设备行进的摩擦力；⑤定位：通过安装在轨道下方的RFID 实现定位；⑥防潮防尘性能：CPU主控模块要求达到IP67防护等级。
图7系统硬件架构
软件平台
智能巡检机器人操控界面。系统提供WEB页面,可以方便的集成到电力生产管理系统中[10]，在浏览器内输入地址，即可进入监控界面。在数据列表、GIS地图以及组态图中，点击机器人图标可以打开机器人操控界面。在此操控界面中可以实现视频查看、设备控制、运动控制、数据采集、巡检模式切换等功能。
图8操控界面
系统的应用效果
该套电力隧道智能巡检机器人系统已在广州中轴电力隧道中投入使用。后台人员可通过手动控制或定制自动巡检模式，让机器人实时监测隧道内的环境和电缆运行状态，代替了以往的人工巡检方式，有效地保障工作人员的职业健康，提升了巡检工作效率，并进一步保障电缆线路的安全运行。智能巡检机器人系统在中轴隧道内的成功应用，成为广州供电局电力隧道可视化管理的示范段，为日后电力隧道的监控研发工作提供了技术积淀和应用经验。
图9巡检机器人现场工作照片
图10监控界面的使用效果图
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关键词：钢框架震害节点设计衬板
1．前言
1994年1月17日发生在美国加州圣费南多谷地的北岭地震（NorthridgeEarthquake）和正好一年后1995年1月17日发生在日本兵库县南部地区的阪神地震(Hyogoken-NanbuEarthquake)是两次陆域型强震，都导致了焊接钢框架梁-柱附性连接节点的广泛破坏。震后两国进行了大量的调查和研究，揭示了破坏的原因，在此基础上提出了改进钢框架节点设计的技术措施。两国在此期间都发表了不少论文，所作的讨论开拓了人们的眼界，提供了对钢框架的节点设计的更多了解，对今后钢框架节点设计有深远的影响。我们受中国建筑科学研究院抗震所委托，对有关资料进行了搜集、整理和归纳，现将其主要内容在此作一介绍。
2．美日两国钢框架节点的破坏情况
两国钢框架破坏情况的报导，主要集中在梁柱混合连接节点上，因此本文也以梁柱混合连接为主要对象。混合连接是一种现场连接，其中梁翼缘与柱用全熔透坡口对接焊缝连接，梁腹板通过连接板与柱用高强度螺栓连接。美国惯常采用焊接工字形柱，日本则广泛采用箱形柱，仅在一个方向组成刚架时采用工字形柱。在梁翼缘连接处，工字形柱腹板上要设置加劲肋(美国称为连续板)，在箱形柱中则要设置隔板。
美、日两国梁杠混合连接节点的典型构造。在节点设计上，两国都采用弯矩由翼缘连接承受和剪力由腹板连接承受的设计方法，美国还规定，当梁翼缘承受的弯矩小于截面总弯矩的70％或梁腹板承受的弯矩大于截面总弯矩的30％时，要将梁腹板与连接板的角部用角焊缝焊接。日本则规定腹板螺栓连接应按保有耐力即框架达到塑性阶段时的承载力设计，螺栓应设置2-3列，也是为了考虑腹板可能承受的的弯矩。梁翼缘处的柱加劲肋，美国过去根据传力的需要由计算确定，其截面较小。日本根据构造要求采用，其截面较大。
2.1美国北岭地震后对刚框架节点破坏的调查
从70年代以来，美国采用高强螺栓联接钢框架已很普遍，北岭地震后出现破坏的有100多幢[3](有的报导说90多幢[7]、150多幢[1]或200多幢[5])。为了弄清破坏的原因，北岭地震后不久，在美国联邦应急管理局(FEMA)资肋下，有加州结构工程协会(SEAOC)、应用技术研究会(ATC)和加州一些大学的地震工程研究单位(CU)等组成了被称为SAC和联合动机构，对此开展了深入调查和研究，以便弄清破坏原因和提出改进措施。
美国的钢框架梁-柱连接，在50年代多采用铆钉连接，60年代逐步改用高强度螺栓连接。为了评估栓焊混合连接的有效性，曾进行过一系列试验，这种由翼缘焊缝抗弯和腹板螺栓连接抗剪的节点，美国以前规定其塑性转角应达到O．015rad(≈1／65)，但大量试验表明，塑性转角的试验结果很离散，且出现了早期破坏，总的说来性能很不稳定。北岭地震前，德州大学教授Engelhardt就曾对这种连接在大震时的性能产生疑问，指出在大震时要密切注意，对它的的设计方法和连接构造要进行改进[7]。
北岭地震证实了这一疑虑，为此SAC通过柏克莱加州大学地震工程研究中心(EERC)等4个试验场地，进行了以了解震前节点的变形响应和修复性能为目的的足尺试验和改进后的节点试验。对北岭地震前通常做法的节点及破坏后重新修复节点的试验表明全部试验都观察到了与现场裂缝类似的早期裂缝，试验的特性曲线亦与以前的试验结果相同，梁的塑性转动能力平均为0.05弧度，是SAC经过研究后确定的目标值0．03弧度的1／6，说明北岭地震前钢框架节点连接性能很差，这与地震中的连接破坏是吻合的。而且破坏前没有看到或很少看到有延性表现，与设想能发展很大延性e6钢框架设计意图是违背的。焊接钢框架节点的破坏，主要发生在梁的下翼缘，而且一般是由焊缝根部萌生的脆性破坏裂纹引起的。裂纹扩展的途径是多样的，由焊根进入母材或热影响区。一旦翼缘坏了，由螺栓或焊缝连接的剪力连接板往往被拉开，沿连接线由下向上扩展。最具潜在危险的是由焊缝根部通过柱翼缘和腹板扩展的断裂裂缝。从破坏的程度看，可见裂缝约占20-30％，大量的是用超声波探伤等方法才能发现的不可见裂纹。裂纹在上翼缘和下翼缘之间出现的比例为1：5-1：20，在焊缝和母材上出现的比例约为1：10到1：100。一般认为，混凝土楼板的组合作用减小了上翼缘的破坏，也有人认为上翼缘焊缝根部不象下翼缘那样位于梁的最外侧，因此焊根中引起的应力较低，减少了上翼缘破坏的概率[1]。
美国斯坦福大学Krawinkler教授对北岭地震中几种主要连接破坏形式作了归纳，由下翼缘焊缝根部开始出现的这样或那样的破坏，最多的是沿焊缝金属的边缘破坏，另有沿柱翼缘表面附近裂开的剥离破坏，也有沿腹板板切角端部开始的梁翼缘断裂破坏，或从柱翼缘穿透柱腹板的断裂破坏。
北岭地震虽然没有使钢框架房屋倒塌，也没有因钢框架节点破坏引起人身伤亡，但使业主和保险公司支付了大量的修复费用。仅就检查费用而言，不需挪动石棉时为每个节点800-1000美元，需挪动石棉时为每个节点1000-2000美元，对于有石膏抹灰和吊顶的高级住宅，每个节点达2000-5000美元，修复费用更高211。更重要的当然是对过去长期沿用的节点在抗震中的安全问题提出了疑问，必须认真研究和解决。
2．2日本贩神地震后对钢框架节点破坏的调查
阪神地震后，日本建设省建筑研究所成立了地震对策本部，组织了各方面人士多次参加的建筑应急危险度和震害的调查，民间有关团体也开展了各类领域的震害调查，但因钢结构相对于其它结构的震害较少，除新发现了钢柱脆断或柱脚拔起外，钢框架节点的破坏主要表现在扇形切角(scallop)工艺孔部位，但因结构体被内外装修所隐蔽，一般业主、设计或施工人员对此震害调查不太积极，对钢框架系统震害的调查遇到一定困难。仅管如此，日本学者还是就腹板切角工艺孔方面的问题进行了探索，如日本建筑学会结构连接委员会和钢材俱乐部等单位，专就工艺孔破坏状态等问题作了系统深入的研究。
日本对于混合连接的研究，早在1978年以后的石油危机中，就曾利用建筑处于低潮机会结合自屏蔽电弧焊的出现和应用，系统地开展过。进入90年代后，随着高层、超高层和大跨度钢结构建筑的增多，梁柱截面增大，若采用过去的梁悬臂段形式，由于运输尺寸上的限制，悬臂长度大致不能超过1m；另一方面，由于梁翼缘板厚增大，拼接螺栓增多，结果梁端至最近螺栓的距离只有500mm左右，截面受到很大削弱，对保证梁端塑性变形很不利。这样，在大型钢结构工程中，现在较多采用梁与柱的混合连接。图1是采用箱形柱时的混合连接示意图梁翼缘与箱形柱隔板直接焊接[7]。
日本在美国北岭地震前不久，曾对此种连接进行了试验研究，结果表明，梁端翼缘焊缝处的破坏几乎都是在梁下翼缘从扇形切角工艺孔端开始的，没有看到象在美国试验中和地震中出现的沿焊缝金属及其边缘破坏的情况，通过试验和版神地震观察到的梁端工艺孔处的裂缝发展情况。
日本钢材俱乐部研究了扇形切角工艺孔带衬板及底部有焊缝的两种节点试验。
美、日两国钢框架在地震中的梁柱节点破坏形式是有区别的，北岭地震中的裂缝多向柱段范围扩展，而阪神地震中的裂缝则多向梁段范围发展。对两国节点破坏情况的这种差异与其与构造差异的关系，还有待进一步探讨。
3．节点破坏原因与分析
北岭地震后，美日两国学者就节点破坏原因，通过现场调查、室内试验和现场检验，进行了结构响应分析、有限元分析、断裂力学分析等，还作了很多补充试验，结合震前研究，对节点破坏原因提出了一些看法。首先认为节点破坏与加劲板、补强板腹板附加焊缝等的变动，并没有什么直接关系，也并不是仅由设计或施工不良所能说明的，而是应从节点本身存在根本性缺陷方面去找原因。有以下几方面因素，被认为是决定和和影响节点性能而导致了破坏。
3．1焊缝金属冲击韧性低[3]转美国北岭地震前，焊缝多采用E70T-4或E70T-7自屏蔽药芯焊条施焊，这种焊条提供的最小抗拉强度480MPa，恰帕冲击韧性无规定，试验室试件和从实际破坏的结构中取出的连接试件在室温下的试验表明，其冲击韧性往往只有10-15J，这样低的冲击韧性使得连接很易产生脆性破坏，成为引发节点破坏的重要因素。在北岭地震后不久所作的大型验证性试验，对焊缝进行十分仔细的操作，做到了确保焊接质量，排除了焊接操作产生的影响。焊缝采用E70T-4型低韧性焊条，尽管焊接操作的质量很高，连接还是出现了早期破坏，从而证明了焊接缝金属冲击韧性低,是焊接破坏的因素之一。
3．2焊缝存在的缺陷[3]
对破坏的连接所作调查表明，焊接质量往往很差，很多缺陷可以看出明显违背了规范规定的焊接质量要求，不但焊接操作有问题，焊缝检查也有问题。很多缺陷说明，裂缝萌生在下翼缘焊缝中腹板的焊条通过孔附近，该处的下翼缘焊缝是中断的，使缺陷更为明显。该部位进行超声波检查也比较困难，因为梁腹板妨碍探头的设置。因此，主要的连接焊缝中由于施焊困难和探伤困难出现了质量极差的部位。上冀缘焊缝的施焊和探伤不存在梁腹板妨碍的问题，因此可以认为是上翼缘焊缝破坏较少的原因之一。
3．3坡口焊缝处的衬板和引弧板造成人工缝[4]
实际工程中，往往焊接后将焊接衬板留在原处，这种做法已经表明，对连接的破坏具有重要影响。在加州大学进行的试验表明，衬板与柱翼缘之间形成一条未熔化的垂直界面，相当于一条人工缝，在梁翼缘的拉力作用下会使该裂缝扩大，引起脆性破坏。其它人员的研究也得出相同结果。
1995年加州大学Popov等所作的试验，再现了节点的脆性破坏，破裂的速度很高，事前并无延性表现，因此破坏是灾难性的。研究指出,受拉时切口部位应力最大，破坏是三轴应力引起的，表现为脆性破坏，外观无屈服。他们还通过有限元模拟计算，得出最大应力集中系数出现在梁缘焊接衬板连接处中部，破坏时裂缝将从应力集中系数最大的地方开始,此一结论已为试验所证实。研究表明：大多数节点破坏都起源于下部衬板处。引弧板同样也会引发裂缝。
3.4梁翼缘坡口焊缝出现的超应力[3]
北岭地震后对震前节点进行的分析表明，当梁发展到塑性弯矩时,梁下翼缘坡口焊缝处会出现超高应力。超应力的出现因素有：当螺栓连接的腹板不足以参加弯矩传递时，柱翼缘受弯导致梁翼缘中段存在着较大的集中应力；在供焊条通过的焊接工艺孔处，存着附加集中应力；据观察，有一大部分剪力实际是由翼缘焊缝传递，而不是象通常设计假设的那样由腹板的连接传递。梁翼缘坡口焊缝的应力很高，很可能对节点破坏起了不利影响。Popov[4]采用8节点块体单元有限元模拟分析发现，节点应力分布的最高应力点，是在梁的翼缘焊缝处和节点板域，节点板域的屈服从中心开始，然后向四周扩散。岭前进行的大量试验表明,当焊缝不出现裂纹时，节点受力情况也常常不能满足坡口焊缝近处梁翼缘母材不出现超应力的要求。日本利用震前带有工艺孔的节点，在试验荷载下由应变仪测得的工艺孔端点翼缘内外的应变分布，应变集中倾向出现在翼缘外侧端部，内侧则在工艺孔端部，最大应变发生在工艺孔端点位置上.应变集中的原因,不仅大于工艺孔造成的不连续性，还在于工艺孔部分梁腹板负担的一部分剪力由翼缘去承担了，使翼缘和柱隔板上产生了二阶弯曲应力。这些试验与分析均指出，今后对节点性能的改进，不仅应改善焊缝，而且还应降低梁翼缘坡口焊缝处的应力水平。
3．5其它因素[3]
有很多其它因素也被认为对节点破坏产生潜在影响，包括：梁的屈服应力比规定的最小值高出很多；柱翼缘板在厚度方向的抗拉强度和延性不确定；柱节点域过大的剪切屈服和变形产生不利影响；组合楼板产生负面影响。这些影响因素可能还需要一定时间进行争论,才能弄清楚
4．改进节点设计的途径
4．1将塑性铰的位置外移
在北岭地震之前，美国UBC和NEHRP两本法规对节点设计的规定，都是根据在柱面产生塑性铰的假定提出的。由于在北岭地震中发现梁在柱面并没有产生塑性变性，却出现了裂缝。切口处的破坏是由三轴应力引起的，从而导致了脆性破坏。过去采用的焊接钢框架节点标准构造，不能提供可靠的非弹性变形。试验表明，其节点转动能力不超过O．005rad，大大小于SAC建议的最小塑性转动能力0．03rad。另一方面，从受力情况看，塑性铰出现在柱面附近的梁上，还可能在柱翼缘的材料中引起很大的厚度方向应变，并对焊缝金属及其周围的热影响区提出较高的塑性变形要求，这些情况也可能导致脆性破坏。因此，为了取得可靠的性能，最好还是将梁柱连接在构造上使塑性铰外移。将塑性位置从柱面外移有两种方法，一种是将节点部位局部加强，一种是在离开柱面一定距离处将梁截面局部削弱。钢梁中的塑性铰典型长度约为梁高的一半，当对节点局部加强时，可取塑性铰位置为距加强部分的边缘处梁高的1／3。节点局部加强固然也可使塑性铰外移，但应十分注意不要因此出现弱柱，有背强柱弱梁的原则。
也有一部分专业技术人员认为，在构造上采取某些措施仍可使塑性铰出现在柱面附近，这些措施包括限制构件的截面，控制梁柱钢材的有关强度，使母材和焊缝金属有足够的冲击韧性，在节点构件上消除缺口效应等。但是由于没有足够的研究来肯定这些建议，使得这种建议在美国迟迟未能落实。而将塑性铰自柱面外移的建议，试验已表明是可行的和行之有效的。目前，美国对节点局部加强及梁截面减弱，都已提出了若干构造方案。实际上，将梁截面减弱使塑性铰外移的方法，早在北岭地震以前即有学者提出过，北岭地震后又作了研究，在技术上己较成熟[4]，从近期在美国盐湖城建造的25层办公楼中采用的犬骨式(dog-bone)连接，就可以看到它的构造细节。目前，美国虽未提出今后在抗震框架中推荐采用何种节点形式，但从实际情况看，上述犬骨式连接已成为主导形式[3]。因它制作方便、省工，由美国公司设计的我国天津国贸大厦钢框架中也已采用了这种节点形式。
日本阪神地震后，没有象美国采用将塑性铰外移的方案。日本1996年发表的《钢结构工程技术指针》和1997年发表的《钢结构技术指针》JASS6等，仅提出了钢框架梁柱连接节点的构造改进形式，对节点构造特别是扇形切角工艺孔作了不少规定，目的也是消除可能出现的裂缝，保证结构的非弹性变形。也就是说，日本与美国分别采用了不同的避免脆性破坏的途径。
4.2梁冀缘焊缝衬板缺口效应的处理
在北岭地震前，美国钢框架节点施工中，通常将衬板和引弧板焊接后留在原处，这种做法，如前所述存在缺口效应，会导致开裂，现在则在焊后将下翼缘的衬板和引弧板割除，同时对焊缝进行检查[11]。正如前面曾指出的，在下翼缘的焊缝中部由于焊条通过切角困难，焊接和探伤操作都要被迫中断，通常存在缺陷，割除衬板后可以目视观察，从而减少在此部位不易查看到的裂纹。衬板和引弧板可用气刨割除后再清根补焊，但费用较高，操作不慎还可能伤及母材。研究表明，衬板也可不去除，而将衬板底面边缘与柱焊接，缺点是无法象去除衬板后能对焊缝进行仔细检查。
由于上翼缘焊缝处衬板的缺口效应不严重，而且它对焊接和超探也没有妨碍，出于费用考虑，割除上翼缘衬板可能不合算，如果将上翼缘衬板边缘用焊缝封闭，试验表明并无利影响，因此美国现时做法是上翼缘衬板仍然保留并用焊缝封口。
坡口焊缝的引弧板，在上下翼缘处通常都切除，因为引弧和灭弧处通常都有很多缺用气切切除后还需打磨，才能消除潜在的裂缝源。
在消除衬板的缺口效应方面，日本是非常重视的。在阪神地震后发表的技术规定中,对采用H型钢梁、组合梁，以及采用组合梁时梁预先焊接或与衬板同时装配，不论是否切角，均采用衬板，对其构造包括引弧板，分别作了详细规定。
4．3扇形切角构造的改进[8][9]
在日本阪神大地震中，由于扇形切角工艺孔的端部起点存在产生裂缝的危险，是否设置形切角以及如何设置，已成为关系到抗震安全的一项重要问题。日本震后发表的技术规范中，对扇形切角的设置也提出一系列规定，包括不开扇形切角和开扇形切角两大类，并规定扇形切角可采用不同形状；对于柱贯通形和梁贯通形节点分别规定了不同的构造形式。柱贯通型节点的扇形切角形式有两种，其特点是将扇形切角端部与梁翼缘连接处圆弧半径减小，以便减少应力集中。日本早就研究不设扇形切角以提高梁变形能力的方案，在最近公布的技术规定中，根据目前的焊接技术水平已将此种方案付诸实施[8][9]。
4．4选用有较高冲击韧性的焊缝[2][6]
如前所述，焊缝冲击韧性不足会引起节点破坏。那么焊缝究竟要有多大的冲击韧性才能防止裂纹出现呢?美国提出，焊缝的恰帕冲击韧性(CVN)最小值取-29℃时27J(相当于-200F时20ft-1bs)是合适的，可以发展成为事实上的标准。在最近美国的实际工程中，采用E71T-8型和E70TG-K2型焊条的普通手工焊电弧焊已表明焊缝最小冲击韧性可满足上述要求，而采用E7018型药芯焊条的''''贴紧焊''''焊缝冲击韧性值更高，但都必须按AWS规定的焊接和探伤方法操作。
4．5将梁腹板与柱焊接[3]
美国SAC在采用犬骨式连接时建议：将以往的腹板栓接改为焊接，用全熔透坡口焊缝将梁腹板直接焊在柱上或通过较厚连接板焊接。在北岭地震前，就已有很多研究指出腹板焊接比栓接性能好，它能更好地传力，从而减小梁冀缘和翼缘坡口焊缝的应力。日本在阪神地震前的研究也已指出，梁端腹板用高强度螺栓连接时，与焊接相比抗弯能力变小，塑性变形能力有明显差异，但在日本新规定中尚未看到与美国提出的相类似的要求。
5.美、日节点构造的比较、根据美、日钢框架梁-柱节点构造及震后的改进情况，可以看到下列差异
1)美国认为梁端不能产生塑性变形，采取了将塑性铰外移的基本对策，提出将节点局部加强或将梁局部削弱的方法，虽然目前尚无定论，但从实际发展情况看，因削弱梁截面的方法省工、效果好，已在某些工程中采用。但日本却没有采用将塑性铰外移的方法，而是采取在原构造的基础上消除裂缝的病灶的方法。
2)两国都注意到了梁翼缘坡口焊缝的焊接衬板边缘存在的缺口效应所带来的严重后果，在北岭地震和阪神地震后都采取了相应对策。美国SAC建议，下翼缘焊缝的衬板宜割除，然后清根补焊；考虑上翼缘焊缝缺陷一般较少，受力条件较有利以及费用等原因，可对衬边缘用焊缝封闭。而日本则对H型钢梁和焊接组合梁(包括梁先焊好和梁与衬板同时装配两种情况)以及节点为柱贯通型或梁贯通型时衬板的设置，作了详细规定。
3)美国在梁腹板端部衬板通过处采用矩形切角(端部呈半圆形)，而不象日本采用圆弧形切角，由于腹板受弯矩较大时将连接板与腹板焊接，从有关震害情况报导看，没有发现这种形式的切角引发多少裂缝。日本为消除梁端扇形切角端部的应力集中，作出一系列规定，包括不作扇形切角、梁腹板用直线切剖不设扇形切角的方法以及允许采用不同形式的切角等，如在与梁翼缘连接处将曲率半径变小和采用类似美国采用的切角形式。
4)美日两国都规定，节点按翼缘连接受弯矩和腹板连接受剪力的要求设计。美国附加规定了当梁翼缘的受弯承载力小于截面受弯承载力的70％或梁腹板受弯承载力大于截面受弯承载力的30％时，在柱连接板角部应将梁腹板与连接板焊接。日本过去在梁端混合连接中，采用弯矩由翼缘连接承受，剪力由腹板连接承受的设计方法，螺栓一般配置一列。在94年的文献[5]中指出，"现在该处的连接必需满足保有耐力连接的条件，考虑腹板高强螺栓连接也要部分地承受弯矩，要求布置2列到3列，与以前的连接相比，抗弯承载力储备提高了，这是结构设计上的一个特点。"这些都是北岭和阪神地震前的情况，震后基本上没有改变。只是北岭地震后，美国建议将梁腹板直接与柱焊接或与连接板焊接，以便减小梁翼缘焊缝处的焊缝应力，日本则尚无此规定。5)与梁翼缘对应位置的柱加劲肋(美国叫做连续板)，日本一贯规定应比对应的梁翼缘厚度大一级，认为这是关键部位，为此多用一点材料是很值得的。美国过去根据传递梁翼缘压力的需要确定，考虑一部分内力由柱腹板直接传递，加劲肋厚度显著小于梁翼缘厚度。而且曾有一些设计规定，例如可取厚度等于梁翼缘厚度的一半。有的文献认为，太厚了可能产生较大残余应力，最好用试验确定。北岭地震中，有些加劲肋屈曲了，有的学者己提出改为与梁翼缘等厚的建议。
6)美国强调焊缝冲击韧性的重要性，规定了节点翼缘焊缝的冲击韧性指标，严格焊接工艺的探伤要求。日本一贯重视焊接质量，还没有看到在这方面有什么新的规定。
7)美国认为，钢材屈服点高出标准值较多是钢框架震害的重要原因之一，这也许在美国特别突出。美国钢材屈服点超过标准值很多，过去就有报导，如低碳钢A36的屈服强度可高达48ksi，抗拉强度可高达701Csi，它使连接实际要求的承载力大大提高，当按设计不能满足时，就要出现破坏。根据美国型钢生产商研究会所作调查和建议，AISC于97年规定将框架连接计算中的强度增大系数由过去的1.2提高到1.5(对A36)和1.3(对A572)，其它钢号仍保留1.2，强柱弱梁条件式中柱的抗弯承载力也作了相应提高。
6．我国采取的对策
我国早期的高层建筑钢结构基本上都是国外设计的，我国的设计施工规程是在学习国外先进技术的基础上制订的。由于日本设计的我国高层钢结构建筑较多，我国的设计、制作和安装人员对日本的钢结构构造方法比较熟悉，设计规定特别是节点设计，大部分是参照日本规定适当考虑我国特点制订的，部分规定吸收了美国的经验。美国北岭地震和日本阪神地震后所发表的报导，对我们有很大启示，在我国抗震规范中对高层钢结构的节点设计拟提出如下建议：
1)将梁截面局部削弱，可以确保塑性铰外移，这种构造具有优越的抗震性能。根据美国报导，梁翼缘削弱后可将受弯承载力降至0．8Mp，因钢材用量要增多，结合我国情况作为主要形式推广将难以接受，可将此方案列入了条文说明，必要时可参考采用。
2)参考日本新规定，将混合连接上端扇形切角的上部圆弧半径改为10-15mm，与半径35mm的切角相接；同时，规定圆弧起点与衬板外侧焊缝间保持10-15mm的间隔，以减小焊接热影响区的相互影响。至于日本采用的不开切角以及直通式不设切角的构造，因为我们没有经验，不敢贸然采用，有持今后对其性能进行验证后再作取舍。
3)在消除衬板的缺口效应方面，考虑割除衬板弄得不好会伤及母材，且费用较高，故采用角焊缝封闭衬板边缘的方法。上翼缘衬板影响较小，暂不作处理。下翼缘衬板边缘建议用6mm角焊缝沿下翼缘全宽封闭。因仰焊施工不便，角焊缝最多只能做到6mm；为了更好地消除缺口效应，应要求焊沿翼缘全宽满焊。
4)在翼缘焊接腹板栓接的混合连接中，按照弯矩仅由翼缘连接承受和剪力仅由腹板连接承受的原则设计时，在某些情况下是不安全的，因为当腹板的截面模量较大时，腹板要承受一部分弯矩。抗震规范修订草案除规定腹板螺栓连接应能承受梁端屈服时的剪力外，还规定当梁翼缘截面模量小于梁截面模量70％时，腹板螺栓不得少于2列，每列的螺栓数不得少于采用一列时的数量。
5)我国在梁翼缘对应位置设置的柱加劲肋，从一开始就注意到了日本的经验，规定了与梁翼缘等厚，北岭地震表明这样规定是适合的。
6)翼缘焊缝的冲击韧性要满足-30℃时27J的要求，这种试验我国过去没有做过，对于我国钢结构制作单位是否可以做到，需待调查后再确定是否列入。
这时要附带说明，美国SAC的有关规定是适用于美国3、4类地区，大体相当于7度强、8、9度地区，我国6度地区可适当放宽。新晨：