[精品]大跨度框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺談

1、大跨度框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺談大跨度框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺談【摘要】大跨度框架結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛，本文就其應(yīng)用從多個(gè)方面 進(jìn)行說(shuō)明，主要包括大跨鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用、大跨度混凝土框架結(jié) 構(gòu)中設(shè)計(jì)的注意問(wèn)題和解決對(duì)策、大跨度輕鋼門(mén)式鋼架在干煤棚的設(shè) 計(jì)、格構(gòu)梁式大跨度框架設(shè)計(jì)原則等內(nèi)容?！娟P(guān)鍵詞】大跨度；框架；設(shè)計(jì)屮圖分類號(hào)：s611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 一、前言建筑行業(yè)隨著我國(guó)科技的不斷進(jìn)步迅猛發(fā)展，大跨度框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在 建筑中廣泛應(yīng)用，在多種建筑中都有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)，研究大跨度 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常有現(xiàn)實(shí)意義的。二、大跨度鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用1大跨度結(jié)構(gòu)的跨度沒(méi)有統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程

2、將跨度60m以上的結(jié) 構(gòu)定義為大跨度結(jié)構(gòu)，計(jì)算和構(gòu)造均有特殊規(guī)定。目前，我國(guó)以鋼索 和膜材做成的索膜結(jié)構(gòu)最大跨度已做到320 m02.大跨度結(jié)構(gòu)主耍是在自重荷載下工作，主要矛盾是減輕結(jié)構(gòu)自重，故最適宜采用 鋼結(jié)構(gòu)。在大跨度屋蓋中應(yīng)盡可能使用輕質(zhì)屋面結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)屋面材料, 如彩色涂層壓型鋼板、壓型鋁合金板等。3在大跨度空間結(jié)構(gòu)中引入現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)，不僅使結(jié)構(gòu)體形更為豐富而且也使其先進(jìn)性、 合理性、經(jīng)濟(jì)性得到充分展示。通過(guò)適當(dāng)配置拉索，或可使結(jié)構(gòu)獲得 新的中間彈性支點(diǎn)或使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生與外載作用反向的內(nèi)力和撓度而卸 載，前者即為斜拉結(jié)構(gòu)體系，后者則為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系。這一類“雜 交”結(jié)構(gòu)體系將改善原結(jié)構(gòu)的受

3、力狀態(tài)，降低內(nèi)力峰值，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛 度、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果明顯提高。三、大跨度混凝土框架結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)的注意問(wèn)題和解決對(duì)策尤其要重視大跨度混凝土框架結(jié)構(gòu)體系之中的配筋率，在對(duì)大跨度混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行配筋的過(guò)程中，一 般配筋率都相對(duì)較低，這主要是考慮到框架角柱在地震狀態(tài)下所可能 會(huì)受到的影響，并且還承受了雙向彎矩對(duì)于框架所施加的荷載，再加 上框架結(jié)構(gòu)橫梁本身的約束力較低的情況下，必須耍訃框架柱能夠長(zhǎng) 時(shí)間的承受受壓狀態(tài)，促使框架柱本身的扭轉(zhuǎn)建立最大化，這也是大跨度框架結(jié)構(gòu)之中所存在的最大構(gòu)件。絕大多數(shù)情況下，為了能夠促 使框架柱的配筋數(shù)據(jù)有效性，就必須要采取先進(jìn)的計(jì)算機(jī)方式進(jìn)行計(jì) 算，同時(shí)為了能夠促使大跨度

4、混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠有更大的強(qiáng)度, 就必須要對(duì)以下兒個(gè)方面的問(wèn)題加以重視：1.通常情況下，務(wù)必要針對(duì)框架的計(jì)算值進(jìn)行估算處理，在估算的結(jié)果中找出兩個(gè)最不 利的計(jì)算值，并冃通過(guò)對(duì)誤差極大的那個(gè)計(jì)算值，來(lái)對(duì)框架結(jié)構(gòu)本身 的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)算，得出了精確的測(cè)算數(shù)據(jù)z后，才能夠進(jìn)行相應(yīng)的配 筋操作。2.在進(jìn)行配筋的過(guò)程中，務(wù)必要對(duì)于單邊方向上的具體縱筋數(shù)據(jù)加以重視，要對(duì)于這部分的最少數(shù)量進(jìn)行相應(yīng)的控制，這 對(duì)于后期的配筋操作來(lái)說(shuō)，起到了良好的促進(jìn)作用。3在進(jìn)行框架柱配筋處理期間，應(yīng)當(dāng)要將配筋數(shù)量進(jìn)行科學(xué)合理的方法，保持 在1. 2-1. 6倍z間，通常情況下，框架角柱都是使用1. 4倍的參數(shù)， 而框架的邊

5、柱則是使用1. 3倍，中柱則是使用1. 2倍。 4.箍筋 的具體形式較為豐富，通常情況下，在對(duì)框架柱進(jìn)行箍筋處理的過(guò)程 屮，都是采取井字形的措施，通過(guò)該方式所形成箍筋能夠?qū)炷疗?到更加良好的約束效果。四、大跨度輕鋼門(mén)式鋼架在干煤棚的設(shè)計(jì)1.輕鋼結(jié)構(gòu)是指采用變截面h型鋼作門(mén)式屋架，z型、c型冷彎薄壁型標(biāo)條、墻梁；壓型鋼板作屋面，墻面的輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑體 系。一般而言，大跨度的輕鋼門(mén)式框架的構(gòu)件或等截面或變截面比桁 架系統(tǒng)更簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，一般跨度在5080m為宜。門(mén)式鋼架的整個(gè)構(gòu)件 橫截面尺寸較小，可以有效利用建筑空間，從而降低結(jié)構(gòu)的高度，減 小建筑體積，在建筑造型上也較簡(jiǎn)潔美觀，其次鋼架構(gòu)件的鋼度

6、較好， 其平面內(nèi)、外的鋼度差別較小，為制作、運(yùn)輸、安裝提供有利的條件。 2門(mén)式鋼架的結(jié)構(gòu)形式多種多樣。按構(gòu)件體系分，有實(shí)腹式與格構(gòu)式； 按截面組成分，有等截面與變截面。輕鋼門(mén)式鋼架的截面-般為 h型，少數(shù)為z型；格構(gòu)式的截面為矩形或三角形；按結(jié)構(gòu)選材分， 有普通型鋼、薄壁型鋼、鋼管或鋼板焊成。3門(mén)式鋼架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)便于拆遷，可用于臨吋建筑，這是其突出的特征。鋼架可采用變截面，截面與彎矩成止比。除腹板高度變化外，厚度也可根據(jù)需 要變化，上下翼緣可用不同截面，相鄰單元的翼緣也可采用不同截面， 充分做到材盡其用。鋼架的腹板可按有效寬度設(shè)計(jì)，允許失穩(wěn)并可利用屈曲后強(qiáng)度。這樣，腹板的高厚比可做得比按現(xiàn)形鋼結(jié)

7、構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī) 范規(guī)定的大，即腹板厚度可比一般鋼構(gòu)件薄。豎向荷載通常是設(shè)計(jì) 的控制荷載，但當(dāng)風(fēng)載較大或結(jié)構(gòu)較高時(shí)，風(fēng)荷載是控制荷載。因結(jié) 構(gòu)自重很輕，地震作用不起控制作用，般不需考慮抗震（少數(shù)情況 除外），結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)便。支撐可做得很輕便。由于構(gòu)件輕，支撐 用張緊的圓鋼即可滿足要求，因鋼腹板允許失穩(wěn)，可將支撐直接連在 腹板上，省去很多節(jié)點(diǎn)板。鋼架的側(cè)間鋼度用隅撐來(lái)保證。這不僅省 去了很多縱向鋼性構(gòu)件（隅撐用料很少），而且由于隅撐間距較小， 鋼架構(gòu)件的翼緣寬度可顯著減小。結(jié)構(gòu)構(gòu)件可全部在工廠制作，工業(yè) 化程度高。結(jié)構(gòu)單元可根據(jù)運(yùn)輸條件劃分。單元之間在現(xiàn)場(chǎng)用螺栓相 連，安裝方便快速?；A(chǔ)簡(jiǎn)單，土建施工

8、量小。五、格構(gòu)梁式大跨度框架設(shè)計(jì)原則框架是建筑工程中最重要的結(jié)構(gòu)形式么一,在多層建筑和高層建筑中均被大量采用，而且，與抗震墻結(jié)合形成 框架-抗震墻體系的情況也很多，與筒體結(jié)構(gòu)結(jié)合形成框架-筒體 體系的情況也不時(shí)出現(xiàn)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)集水平的樓蓋屋蓋構(gòu)件與豎向的抗 側(cè)力構(gòu)件于一體，用起來(lái)很方便。但是，對(duì)于大空間的多層或高層建 筑情況，框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用就會(huì)遇到困難，因?yàn)榘凑胀ǔＷ龇?，框架梁的跨度不易加大?？蚣芙Y(jié)構(gòu)應(yīng)用于大空間多層或高層建筑吋，遇 到的致命問(wèn)題是梁柱的自重太大。因?yàn)殡S著跨度的增大，梁斷面的高 度和寬度都要增大。同吋，當(dāng)梁的斷面很大吋，框架柱的斷面尺寸也 必定較大。大跨度框架情況下，梁柱自重往往

9、成為結(jié)構(gòu)的主要荷載。 因此，開(kāi)拓大跨度框架應(yīng)用的關(guān)鍵，是減小梁柱的自重，這不僅是 材料節(jié)省與浪費(fèi)的問(wèn)題，更重要的是關(guān)系到結(jié)構(gòu)能否正常工作。格構(gòu)梁式大跨度框架，不僅節(jié)省了材料，乂節(jié)省了空間，而且承載能 力非常好。性能之所以如此優(yōu)良，首先，從梁中內(nèi)力分布來(lái)看，不妨 以滿跨均布荷載這種主要荷載情況為例。對(duì)于普通框架的梁，彎矩圖 為一條二次拋物線，兩端出現(xiàn)彎矩峰值，梁的上側(cè)纖維受拉；跨中 出現(xiàn)彎矩峰值，梁的下側(cè)纖維受拉。其他斷面不會(huì)出現(xiàn)彎矩峰值。梁 兩端和跨中的彎矩峰值，與跨度的平方成止比，當(dāng)跨度很大時(shí)，彎 矩峰值大得很。格構(gòu)梁式框架優(yōu)良性能的根本成因，在于其內(nèi)力被調(diào) 整到合理的分布。當(dāng)然，惟有設(shè)置了附加剪彎桿，才獲得了被調(diào)整的能力。被調(diào)整后的內(nèi)力分布雖然復(fù)雜了許多，但在當(dāng)今計(jì)算技術(shù)面前, 這不是一個(gè)難題，只要更合理，能夠更好地發(fā)揮材料的功能，就是 有價(jià)值的。六、結(jié)束語(yǔ)本文從多個(gè)應(yīng)用方面強(qiáng)調(diào)大跨度框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性，雖然該技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，但是在設(shè)計(jì)中仍 存在許多問(wèn)題。具體設(shè)計(jì)要根據(jù)工程的整體情況進(jìn)行實(shí)際調(diào)整，只有 這樣才能讓工程的整體質(zhì)量有所保障。參考文