某鋼結構大懸挑的設計方法和步驟
本項目為某國際會(hui)展(zhan)中心(xin)項目,其展(zhan)廊(lang)有東西(xi)南北(bei)四個(ge)主出入(ru)口,建筑設(she)計呈(cheng)“蒙古包”外形,上大下小,結(jie)(jie)構懸挑(tiao)長(chang)度分別(bie)達14.75m、14.45m,懸挑(tiao)結(jie)(jie)構采用鋼桁架,是整個(ge)結(jie)(jie)構設(she)計的關(guan)鍵部位和設(she)計難點。
設計(ji)(ji)通過(guo)合理(li)選取抗震性(xing)能目(mu)標(biao),采(cai)用相(xiang)應(ying)加強措施(shi),保證(zheng)了整體結構的(de)安全可靠。本(ben)文總結歸納了長懸挑結構的(de)設計(ji)(ji)方法和步(bu)驟。
蒙古包造型最大層懸挑將近15m,常規的(de)混凝土結構(gou)(gou)已難以(yi)實(shi)現(xian),此類懸挑常用(yong)的(de)就是鋼(gang)桁架結構(gou)(gou)。但(dan)需結合建(jian)筑(zhu)空間(jian)布置(zhi)與建(jian)筑(zhu)師充(chong)分溝通協(xie)調(diao),在實(shi)現(xian)建(jian)筑(zhu)造型的(de)同(tong)時盡量減少對建(jian)筑(zhu)使(shi)用(yong)功能的(de)影響。
懸挑(tiao)桁架及(ji)鋼(gang)(gang)框(kuang)柱是懸挑(tiao)鋼(gang)(gang)結構部分(fen)的(de)關鍵構件。鋼(gang)(gang)框(kuang)梁與斜撐(cheng)形成跨層的(de)巨型空(kong)間鋼(gang)(gang)桁架,支(zhi)撐(cheng)起建筑設計“蒙古包”的(de)外形。
結構設計步驟及注意事項如下(xia):
(1)提高鋼桁架及鋼框柱等關鍵構件的抗震等級,本工程按抗震等級三級設計;
(2)計算并考慮豎向地震作用的影響,提高懸挑結構的安全儲備;
(3)支撐鋼結構的鋼框柱改為鋼管混凝土柱,嚴格控制軸壓比,使其在大震作用下具有較大的安全儲備和延性;
(4)考慮懸挑桁架施工順序的影響,計算時將地上1~3層按同一施工次序進行計算;
(5)為保證結構整體性和變形協調能力,內力計算時考慮樓板平面內變形,將首層、二層以及三層頂板設置為彈性膜,進行地震作用下樓板應力分析。鋼結構部分及與其相鄰混凝土結構部分樓板板厚均不小于120mm,配筋雙層雙向拉通,配筋率不小于0.25%;對樓板開洞采取加強措施。
(6)按零板厚驗算施工階段(樓板尚未形成剛度時)鋼梁的整體穩定性;
(7)忽略鋼結構樓板的作用,按“零板厚”模型驗算鋼框梁及斜撐的抗震性能,確保樓板在大震下開裂、剛度退化后,鋼桁架仍具有承擔豎向荷載、傳遞水平荷載以及協調結構整體變形的能力;
(8)懸挑結構根部承受豎向荷載的梁不應進行梁端負彎矩的調幅。
(9)進行舒適度驗算,保證正常使用條件下懸挑結構的舒適度。
(10)對鋼結構進行耐火驗算及防火保護設計。
(11)整(zheng)體結構中(zhong)對(dui)應鋼結構的另(ling)一端適當(dang)布置剪力墻,墻厚按300mm設計(ji),配筋率不小于0.25%,保證(zheng)整(zheng)個(ge)結構的穩定及(ji)安全(quan)。
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