酒店工程帶桁架轉換層的結構設計分析

黃永輝

（上海綠地建設設計研究院有限公司，上海 200940）

引言

對于整個高層建筑來說，轉換層處于受力的重要位置，相比其他結構層，轉換層具有受力復雜、結構層剛度大、重量大等特點，因此，轉換層的設計對于整體結構來說意義重大，其設計的合理、安全、經濟性對建筑項目也具有重要的影響。文章將結合某五星級酒店工程具體案例，從轉換桁架結構設計方面進行系統的研究，以得到一些對設計有實際指導意義的結論。

1 工程概況

某五星級酒店工程為地下兩層地上十層，因建筑功能需要在一至三層局部形成大空間高約15m；在四層形成局部桁架轉換，桁架高度為四層整層高6.6m，桁架跨度為三個柱距3*9.6=28.8m；兩端與型鋼混凝土柱剛接；左右各延伸半跨以平衡負彎矩。桁架弦桿采用型鋼砼，腹桿采用焊接箱型截面鋼結構。整個結構以SETWE軟件計算，通過PMSAP及STS桁架模塊進行復核。

圖1 結構三維線框圖

圖2 桁架下弦平面布置圖

圖3 桁架立面圖

2 構件設計

2.1 桁架構件

桁架上下弦所在樓層及上托樓層屋面等共計八層荷載，首先以SATWE整體建模分析，樓層組裝時3、4、5層一次形成剛度,模擬真實條件。再分別以PMSAP及STS桁架模塊復核內力及變形。由于桁架桿件內力大，腹桿采用焊接箱型截面，與上下翼緣采用剛接，為避免端部節點區域的破壞，端斜桿采用受壓布置方式，為增強受壓穩定性采用具有雙受壓翼緣的焊接箱型截面。端斜桿最大軸力Nmax=10000kN，采用箱型B600*40；受力較小斜腹桿采用B600*25；上下翼緣采用型鋼混凝梁1000*1280內含焊接H型鋼H1000*700*40*60；整個桁架采用剛接桁架，與型鋼混凝土柱剛接。為確保上下弦樓面及上部樓層樓面豎向位移，嚴格控制桁架豎向撓度值、并以起拱方式消除部分撓度。

圖4 STWE計算結果

圖5 STS桁架模塊構件應力比

2.2 型鋼混凝土柱設計

桁架上下翼緣型鋼截面較大、為保證連接的可靠性，型鋼混凝土柱采用1000*1400（焊接H型鋼H1100*700*40*40），型鋼含鋼率4.0<6.9%<8.0%滿足規范要求。軸壓比0.40<0.8；長細比Rmdx= 32.22<80 Rmdy= 51.32<80；栓釘及箍筋由于躍層的存在全高加密；體積配箍率1.63%＞0.4。

3 節點設計

按《建筑抗震設計規范》GB50011-2010弟8.2.8條之規定，構件連接需符合強連接弱構件的原則。對連接作二階段設計：1）按構件承載力而非設計內力進行連接計算；2）連接的極限承載力設計。按公式8.2.8-1～8.2.8.-5對梁柱剛接、支撐連接、各構件的拼接進行極限承載力的驗算。

4 總體控制、中震彈性、上下弦樓板應力分析及配筋

總體計算時，考慮豎向地震作用。本工程轉換桁架抗震等級為二級，水平地震作用計算內力乘以增大系數1.3。桁架上下弦所在平面按彈性板考慮，控制桁架整體撓度以免下沉過大影響上部構件內力。為保證結構安全，補充中震彈性分析，考慮樓板面內應力，桁架上下弦樓板加厚至180mm。按樓板應力分析結果控制配筋。經SATWE及PMSAP計算，各項指標均滿足規范要求。通過計算分析可知，本工程位于6度區，地震作用不起控制作用，主要由豎向荷載起控制作用。

圖6 桁架下弦 中震彈性計算結果

圖7 桁架上弦 中震彈性計算結果

圖8 桁架下弦 樓板應力分析

圖9 桁架上弦 樓板應力分析

5 檢測與監測

由于本工程結構傳力體系復雜，因此在施工階段和使用階段均應對結構進行應力、變形監測。

6 結語

由以上論述可知，轉換桁架的設計主要從總體控制、構件設計、節點設計、構造設計等幾個方面按照規范規程的有關規定，一步一步的進行設計，確保結構的安全經濟。在6度區豎向荷載為主要控制荷載。對轉換層樓面不能按常規只考慮豎向作用，應同時考慮板局部彎曲和轉換層整體彎曲的影響。

[1]唐明賢.論建筑工程結構轉換層施工技術[J].建筑結構，2008（1）.

[2]唐宏邦.高層建筑結構轉換層施工技術探討[J].四川建材，2009（3）.

[3]鄧夢畢.高層商住樓結構轉換層施工技術分析探討[J].建筑結構，2009（7）.

[4]趙紅軍.淺談高層建筑結構轉換層施工技術[J].鋼結構，2009（21）