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(美建建筑系统(中国)有限公司 上海 201103)
摘 要:本文以某钢结构供热站项目为例,分析了高大空间钢结构与混凝土结构搭接的结构布置、构造措施等,并对主要节点的设计进行了讨论.
关键词:钢结构 混凝土结构 格构柱 抗风桁架
中图分类号:TU2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)03(b)-0079-01
由于钢结构有造型多样、施工便利、重量轻、工期短等优点,建筑师在选择房屋主体结构时对它越来越青睐,特别是在设计一些与混凝土结构搭接的新建、扩建厂房时,钢结构的使用越来越多.一般要求将钢结构与混凝土架构一起建模进行分析计算,由于混凝土结构刚度较大,有时候可以将体系进行简化,将钢结构按照二维模型进行设计,类似门刚模型,平面外用钢结构支撑体系保证稳定性.
本文所要分析的是一个檐高44m的单层单跨轻型屋面钢结构供热站项目,其与混凝土框架结构搭接.由于此种结构有一定的特殊性,故以此项目为例,进行分析和探讨.
1. 工程概述及结构方案
本工程钢结构厂房区域为19轴～23轴/C轴～D轴,长30m,柱距8m×3+6m,单跨24m,柱顶标高16.4m,檐高44m,屋面墙面围护结构采用钢结构檩条外铺压型钢板.B轴～C轴区域为混凝土框架结构,钢结构区域西侧则是原有混凝土房.C轴混凝土柱顶标高42.8m,钢结构主梁搭接在混凝土柱顶上.基本风压为0.55kN/m2,地面粗糙度是B类,雪荷载为0.3kN/m2,抗震设防烈度是7度,设计地震分组是第1组,设计基本加速度值是0.10g,建筑场地类别III类,抗震设防类别是丙类,抗震等级为四级.
沿D轴28.3m、7.96m设有擦窗平台,铺设花纹钢板,而在23轴也要在28.3m上设擦窗平台.鉴于此钢结构体系内部为高空间,西侧不需要墙面,故采取二维建模,数字轴线上设立刚架,刚架梁在C轴与混凝土柱顶铰接,而23轴作为山墙设立抗风柱.由于结构高大,经比较,采取抗风桁架连接抗风柱的方式布置山墙结构较为合适,故在14m和28.3m标高上设置抗风桁架,28.3m抗风桁架兼做擦窗平台.刚架平面外依靠柱间支撑保证结构的稳定性.
图1为屋面支撑平面布置图,为减少钢结构屋面层变形对混凝土区域的影响,将屋面水平支撑沿纵向和横向均布置了,从构造上增大屋面水平刚度.
混凝土:11磨石钢结构设计2015JHT035框架支撑结构设计_现浇钢筋混凝土楼板、压型钢板组合楼板
2.结构计算及分析
虽然屋面墙面上为轻型钢结构围护体系,但是此钢结构厂房的高度已超过《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002【1】(以下简称《门刚规程》)的适用范围(虽然《门刚规程》中未明确规定其适用高度,但《钢结构设计手册》【2】9.1.2指明门式刚架“通常用于柱高4.5m～12m”),应符合《钢结构设计规范》GB50017-2003【3】的规定.
钢柱截面的选择可参考《钢结构设计手册》表10-3,其中对高之全高H大于20m的无吊车厂房实腹钢柱的规定为,截面高度:(1/20～1/30)H,而对无吊车房屋格构式柱的截面高度没有规定.但本工程钢柱高度要达到44m,且要考虑到柱上做擦窗平台,故钢柱不能太小,考虑到经济性指标,将其设计为双H型钢格构柱,柱脚设计靴脚,钢格构柱的H型钢柱间距取2m,H型钢柱截面高度取500mm,满足(0.25～0.50)倍格构柱高度的比例要求.为减小刚结构对混凝土结构的影响,将格构柱与主钢梁刚接.
运用PKPM2010版软件的钢结构STS模块进行二维整体建模,混凝土结构部分按照实际情况建入模型.抗风桁架和抗风柱另外建模计算,而D轴纵向支撑也单独建模计算,考虑擦窗平台及抗风桁架传递过来的风荷载对结构的影响,为减少钢柱的平面外计算长度,钢柱平面外间隔一定距离设置钢梁作为撑杆.
根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)【4】(以下简称《抗震规范》)5.1.2条,本项目高度超过了40m,宜采用振型分解反应谱法进行抗震计算.为保证混凝土结构在钢结构安装完成后不会出现应力不足的情况,还需要建立空间模型对实际情况进行模拟.复算混凝土框架,验算后发现钢结构对混凝土部分影响不大.
3.结论以及建议
钢结构与混凝土结构搭接的情况多种多样,需要根据实际情况选择适用的规范进行结构设计,在可参考的规程和标准的控制范围内,选用适当的结构形式和简化模型(如选用二维模型等),并尽量采取构造措施和有利的设计方案减小对混凝土结构的影响.另外,对于混凝土部分和钢结构部分相互影响不是那么显而易见的情况,为了保证搭建钢结构后,混凝土结构不出现问题,建议将两部分同时考虑建立空间模型复算.
参考文献
[1] CECS102:2002,门式刚架轻型房屋钢结构技术规程[S]．
[2] 钢结构设计手册(第3版)．
[3] GB 50017—2003,钢结构设计规范[S]．
[4] GB 50011—2010,建筑抗震设计规范[S]．
总结：本论文可用于钢结构混凝土论文范文参考下载，钢结构混凝土相关论文写作参考研究。
混凝土引用文献:
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