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百度統(tǒng)計
大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑施工設(shè)計應(yīng)注意的一系列問題
作者：廣州鋼構(gòu) 來源：本站 發(fā)表時間：2016/8/18 10:57:40 查看：次
我國大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展迅速，技術(shù)不斷成熟，在我們的生活周圍可普遍看到一系列大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑，一般常出現(xiàn)于公共建筑，譬如;大會堂、影劇院、展覽館、音樂廳、體育館、加蓋體育場、航空港等,也用于工業(yè)建筑 ，如飛機制造廠的總裝車間、飛機庫、 造船廠的船體結(jié)構(gòu)車間等。這些建筑采用大跨結(jié)構(gòu)是由裝配機器(如船舶、 飛機)的大尺寸或工藝過程要求決定的。
對于新型大跨結(jié)構(gòu)的特點整體上是空間結(jié)構(gòu)；其跨度大，可覆蓋巨大的室內(nèi)空間；矢高小、曲率平緩，可有效利用空間；厚度薄、自重輕，節(jié)省材料；形式多樣，可適合于各種形狀的平面組合。
然而，對混凝土結(jié)構(gòu)來說，其根本不適合用于大跨結(jié)構(gòu)中，其采用的單向板以及雙向板隨著跨度的增大，將會使樓板的厚度增加，所配置的鋼筋量必然增大，顯然這不適合用于大跨度結(jié)構(gòu)中。而對于稍微可應(yīng)用于跨度較大的井式樓蓋，其特點由肋梁樓蓋演變過來，兩個方向梁的高度相等且一般等間距布置，無主次梁之分，四周承重墻支撐或角柱支撐，可以解決一些大跨度空間的設(shè)計要求，因此適用于柱網(wǎng)間距或房間平面面積較大時，多用于門廳、會議廳，但是把井式樓蓋應(yīng)用于大跨度空間結(jié)構(gòu)中，必然會使造價較高。
顯然，對于大跨度結(jié)構(gòu)來說，采用鋼結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)于混凝土結(jié)構(gòu)等，而且隨著跨度的不斷增大，這種優(yōu)勢尤為突出。尤其是對于柔性屋蓋體系來說，混凝土和鋼-混凝土組合屋蓋暫不適用，而鋼結(jié)構(gòu)則具有明顯優(yōu)勢。
大跨建筑越來越普及，數(shù)量及規(guī)模增長迅速，但是在施工設(shè)計上并不完善，很多大跨度建筑對抗震設(shè)計不夠重視。一度出現(xiàn)不少造型奇特、結(jié)構(gòu)很不規(guī)則、抗震性能差的建筑。為此，小編結(jié)合項目設(shè)計實例，總結(jié)了對于大跨空間鋼結(jié)構(gòu)來說，其設(shè)計要點如下：
1、在計算分析方面，重視上部、下部結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作，應(yīng)計入多向地震作用的效應(yīng)。在抗震措施上，定義了關(guān)鍵桿件和關(guān)鍵節(jié)點，并規(guī)定了相應(yīng)的加強措施。計算時應(yīng)進行抗震計算的范圍、計算模型、計算方法、計算參數(shù)、多向地震、地震效應(yīng)組合、變形限值、關(guān)鍵桿件和節(jié)點。考慮上下部結(jié)構(gòu)協(xié)同工作的最合理方法是按整體結(jié)構(gòu)模型進行地震作用計算。下部結(jié)構(gòu)簡化必須依據(jù)可靠且符合動力學(xué)原理，即應(yīng)綜合考慮剛度和質(zhì)量等效后的有效性。
2、計算分析時應(yīng)合理確定計算模型，屋蓋與主要支承部位的連接假定應(yīng)與構(gòu)造相符。計算模型應(yīng)計入屋蓋結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用。經(jīng)過計算實踐表明，對于大跨鋼結(jié)構(gòu)來說適宜采用的方法為多向地震反應(yīng)譜法、時程分析法、甚至多向隨機振動分析方法。建議用一些更精細的分析方法進行復(fù)雜大跨屋蓋結(jié)構(gòu)的地震作用計算，應(yīng)該鼓勵這些方法的應(yīng)用，但實際操作還有些深層次問題值得討論。對豎向地震作用的簡化算法的適用范圍進行了進一步限定。
3、 計算分析不單要模擬結(jié)構(gòu)整體成型后的受力情況，還要兼顧其施工過程的特殊受力情況，避免在結(jié)構(gòu)成型前因為局部受力超過設(shè)計值而破壞。對于施工過程的計算模擬需要考慮構(gòu)件吊裝、不同施工階段工況、結(jié)構(gòu)預(yù)變形技術(shù)、構(gòu)件的預(yù)拼裝、卸載等。大跨結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和施工方法的多樣性，決定其設(shè)計的過程中就必須結(jié)合考慮施工的問題。這也是設(shè)計過程中經(jīng)常忽視或者考慮不全的地方。
4、在結(jié)構(gòu)布置上，強調(diào)屋蓋結(jié)構(gòu)及其下部支承結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度分布均衡，確保結(jié)構(gòu)的整體性和傳力明確。屋蓋的地震作用應(yīng)能有效地通過支座向下傳遞；避免屋蓋內(nèi)力集中或較大扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，為此屋蓋、支承及下部結(jié)構(gòu)的布置宜均勻?qū)ΨQ；保證屋蓋結(jié)構(gòu)的整體性，因此應(yīng)優(yōu)先采用空間傳力體系、避免局部削弱或突變的薄弱部位；宜采用輕型屋面系統(tǒng)，因此應(yīng)嚴格控制屋面系統(tǒng)的單位自重。結(jié)構(gòu)布置宜避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產(chǎn)生過大的內(nèi)力、變形集中。對于可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力。
5、對于大跨空間結(jié)構(gòu)來說，設(shè)置防震縫往往是有效的。震縫寬度，規(guī)范規(guī)定不宜小于150mm。這主要是根據(jù)下部支承結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)或框架-抗震墻結(jié)構(gòu)時的最小縫寬綜合確定。規(guī)范所規(guī)定的最小防震縫寬度可能不足。建議最好按設(shè)防烈度下兩側(cè)獨立結(jié)構(gòu)在交界線上的相對位移最大值來復(fù)核。
對于新型大跨結(jié)構(gòu)的特點整體上是空間結(jié)構(gòu)；其跨度大，可覆蓋巨大的室內(nèi)空間；矢高小、曲率平緩，可有效利用空間；厚度薄、自重輕，節(jié)省材料；形式多樣，可適合于各種形狀的平面組合。
然而，對混凝土結(jié)構(gòu)來說，其根本不適合用于大跨結(jié)構(gòu)中，其采用的單向板以及雙向板隨著跨度的增大，將會使樓板的厚度增加，所配置的鋼筋量必然增大，顯然這不適合用于大跨度結(jié)構(gòu)中。而對于稍微可應(yīng)用于跨度較大的井式樓蓋，其特點由肋梁樓蓋演變過來，兩個方向梁的高度相等且一般等間距布置，無主次梁之分，四周承重墻支撐或角柱支撐，可以解決一些大跨度空間的設(shè)計要求，因此適用于柱網(wǎng)間距或房間平面面積較大時，多用于門廳、會議廳，但是把井式樓蓋應(yīng)用于大跨度空間結(jié)構(gòu)中，必然會使造價較高。
顯然，對于大跨度結(jié)構(gòu)來說，采用鋼結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)于混凝土結(jié)構(gòu)等，而且隨著跨度的不斷增大，這種優(yōu)勢尤為突出。尤其是對于柔性屋蓋體系來說，混凝土和鋼-混凝土組合屋蓋暫不適用，而鋼結(jié)構(gòu)則具有明顯優(yōu)勢。
大跨建筑越來越普及，數(shù)量及規(guī)模增長迅速，但是在施工設(shè)計上并不完善，很多大跨度建筑對抗震設(shè)計不夠重視。一度出現(xiàn)不少造型奇特、結(jié)構(gòu)很不規(guī)則、抗震性能差的建筑。為此，小編結(jié)合項目設(shè)計實例，總結(jié)了對于大跨空間鋼結(jié)構(gòu)來說，其設(shè)計要點如下：
1、在計算分析方面，重視上部、下部結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作，應(yīng)計入多向地震作用的效應(yīng)。在抗震措施上，定義了關(guān)鍵桿件和關(guān)鍵節(jié)點，并規(guī)定了相應(yīng)的加強措施。計算時應(yīng)進行抗震計算的范圍、計算模型、計算方法、計算參數(shù)、多向地震、地震效應(yīng)組合、變形限值、關(guān)鍵桿件和節(jié)點。考慮上下部結(jié)構(gòu)協(xié)同工作的最合理方法是按整體結(jié)構(gòu)模型進行地震作用計算。下部結(jié)構(gòu)簡化必須依據(jù)可靠且符合動力學(xué)原理，即應(yīng)綜合考慮剛度和質(zhì)量等效后的有效性。
2、計算分析時應(yīng)合理確定計算模型，屋蓋與主要支承部位的連接假定應(yīng)與構(gòu)造相符。計算模型應(yīng)計入屋蓋結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用。經(jīng)過計算實踐表明，對于大跨鋼結(jié)構(gòu)來說適宜采用的方法為多向地震反應(yīng)譜法、時程分析法、甚至多向隨機振動分析方法。建議用一些更精細的分析方法進行復(fù)雜大跨屋蓋結(jié)構(gòu)的地震作用計算，應(yīng)該鼓勵這些方法的應(yīng)用，但實際操作還有些深層次問題值得討論。對豎向地震作用的簡化算法的適用范圍進行了進一步限定。
3、 計算分析不單要模擬結(jié)構(gòu)整體成型后的受力情況，還要兼顧其施工過程的特殊受力情況，避免在結(jié)構(gòu)成型前因為局部受力超過設(shè)計值而破壞。對于施工過程的計算模擬需要考慮構(gòu)件吊裝、不同施工階段工況、結(jié)構(gòu)預(yù)變形技術(shù)、構(gòu)件的預(yù)拼裝、卸載等。大跨結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和施工方法的多樣性，決定其設(shè)計的過程中就必須結(jié)合考慮施工的問題。這也是設(shè)計過程中經(jīng)常忽視或者考慮不全的地方。
4、在結(jié)構(gòu)布置上，強調(diào)屋蓋結(jié)構(gòu)及其下部支承結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度分布均衡，確保結(jié)構(gòu)的整體性和傳力明確。屋蓋的地震作用應(yīng)能有效地通過支座向下傳遞；避免屋蓋內(nèi)力集中或較大扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，為此屋蓋、支承及下部結(jié)構(gòu)的布置宜均勻?qū)ΨQ；保證屋蓋結(jié)構(gòu)的整體性，因此應(yīng)優(yōu)先采用空間傳力體系、避免局部削弱或突變的薄弱部位；宜采用輕型屋面系統(tǒng)，因此應(yīng)嚴格控制屋面系統(tǒng)的單位自重。結(jié)構(gòu)布置宜避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產(chǎn)生過大的內(nèi)力、變形集中。對于可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力。
5、對于大跨空間結(jié)構(gòu)來說，設(shè)置防震縫往往是有效的。震縫寬度，規(guī)范規(guī)定不宜小于150mm。這主要是根據(jù)下部支承結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)或框架-抗震墻結(jié)構(gòu)時的最小縫寬綜合確定。規(guī)范所規(guī)定的最小防震縫寬度可能不足。建議最好按設(shè)防烈度下兩側(cè)獨立結(jié)構(gòu)在交界線上的相對位移最大值來復(fù)核。
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