對于大劇院裝飾鋁板安裝對鋼結構變形影響分析

本文以某大劇院內的房屋結構為基礎，建立其相應的計算模型，通過對不同的載荷進行組合，對于龍骨和裝飾鋁板對鋼結構的影響進行了研究。通過研究計算發現，大劇院裝飾鋁板的安裝對于鋼結構形變的影響非常大，幾乎占到了全部載荷量的50%。在鋁板裝飾安裝的過程中，要盡量采取相應的措施將鋁板裝飾對于鋼結構形變的影響降到最低，本文提出了應對上述問題的措施并在實踐中取得了較好的效果。

大劇院工程結構概況

本文所研究的大劇院的鋼結構的主體結構為橫向，主構件之間的距離在8米左右，縱向的房屋鋼結構為間距大約為8米的井字形結構。將鋼結構中的南北方向定義為縱向，在水平面內垂直于該方向的方位定義為橫向。主體構件的形狀一般為矩形、具有方形截面的管和H型號鋼、或者是角鋼，鋼材的材質標準為Q345B。本文所研究的對象大劇院鋼骨結構的外部采用的是鋁板對其進行外包裝。將鋁板焊接在大劇院鋼結構骨架的外層進而實現外包裝，根據大劇院鋼結構和外包鋁板的結合將其形成密閉的空間。

圖1 大劇院鋼結構部分示意圖

計算與分析

在將裝飾鋁板加裝到大劇院鋼骨結構上的過程中，會對鋼結構產生一定的形變的影響，如果在家裝鋁板的過程中不對鋼結構的載荷進行提前的計算，那么在加裝裝飾鋁板之后很可能會造成鋼結構較大程度的形變，會對大劇院最初的設計效果造成一定的影響，大劇院也會由此存在一定的安全隱患。針對這些可能出現的問題，要對大劇院房屋中的鋼結構以及重點的邊緣區域加裝裝飾鋁板之后的載荷進行計算，然后大致估算出鋼結構的形變量。

要精確計算由于加裝裝飾鋁板所造成的對于鋼結構形變的定量關系，就要分別計算鋼結構以及裝飾鋁板，以提供準確的數據基礎，為施工單位應對這些問題的決策提供一定的技術支持，進而確保在加裝裝飾鋁板之后仍然能夠達到預期的建筑效果并杜絕安全隱患。

對于鋼結構和裝飾鋁板的計算主要包含以下幾個方面：：大劇院房屋鋼結構各個節點位置變化值，以及在加裝裝飾鋁板完畢之后鋼結構各個節點的新位置，進而確定在加裝裝飾鋁板之后可能造成的形變量。

模型分析

1.有限元模型分析

該大劇院的房屋鋼結構主要有主結構和次結構，主結構承擔幾乎所有的載荷，次結構所承受的載荷很小對于形變的貢獻可以忽略。在模型建立的過程中為了抓住主要矛盾忽略次要矛盾，在本文所建立的有限元模型中忽略了次要的結構，將次要結構所承擔的載荷轉換成重量加裝在主結構上。通過這種處理方式可以大大簡化模型的復雜度，提高分析的效率。

（1）C1D1與C2D2區模型

在模型計算的過程中采用了梁單元模擬空間次要構件，在模型中各個桿件的長度截面積等參數都在設計之初進行了設定，每個支座的支撐同樣在設計之初進行了相關的設定。

（2）A1、A2、A區模型計算

該模型和上述模型是類似的，利用了MIDAS 梁單元模擬空間桁架桿件，在設計之初對于桿件的各個參數進行了相關的設定。對于某些邊界條件也進行了相應的設定。

圖2鋁板結構示意圖

2.載荷分析

在裝飾鋁板安裝完畢之后，鋁板裝飾的下表面可能會出現不平的情況。鋼結構具有一定的彈性載荷，在該載荷除去之后鋼結構會恢復原來的形狀。所以在計算的過程中要計算的量包括鋼結構的自重、裝飾的承載者龍骨的自重以及裝飾鋁板的自重，在安裝過程中所出現的施工的載荷可以忽略不計。

（1）大劇院鋼結構自重載荷計算

在計算模型中本文將裝飾龍骨以及裝飾鋁板的載荷折算成面載荷來進行計算，然后再根據大劇院鋼結構的各個面積折算成相應的線載荷加到相應的骨架上。由于在模型中忽略了相應的次要的支架，但是次要支架的載荷已經折算到了主支架上。本文以上述轉化為基礎對于大劇院鋼結構的自重載荷的三個部分計算了分別計算。

1） 假設已經知道A區的面積為47平方米，A區雙面的面積加上下面包裝的面積總共為110平方米，那么A區經過計算之后折算到骨架上的線載荷為1.35N每米。然后將相應的龍骨以及裝飾鋁板的載荷通過計算轉化為面載荷然后轉化為A區鋼結構的線載荷大約為7.1N/m。

2）B區的面積大約為35平方米，B區的雙面面積外加下面的封底包裝面積總共為115平方米，通過將所有的載荷轉化為面載荷然后根據鋼結構轉化為相應的線載荷得到的B區的線載荷約為1. 0kN /m。然后考慮到次要支架以及相應的裝飾龍骨的載荷以及裝飾鋁板的載荷并將其轉化為面載荷再轉化為線載荷之后得到的軸B區鋼結構支架的線載荷大約為5. 2N /m。

3）C區面積大約為13平方米，外加上下面的面積以及相應的下底包裝的底面積總共大約為30平方米，通過面載荷以及轉化成相應的線載荷大約為3N/m。然后同樣的考慮到安裝裝飾鋁板的過程中所用到的裝飾龍骨以及相應的裝飾鋁板將其載荷折算到相應的主結構的面載荷上，然后將其轉為線載荷得到的數值大約為5N/m。在計算的過程中AB區之間的載荷的計算是十分復雜的為了計算的方便可以將AB區載荷的平均值作為AB區間的載荷，這樣三個區域加到鋼結構上的線載荷都已經計算完畢。

（2）龍骨及鋁板自重載荷計算

結果分析

對于造成鋼結構形變的因素分別計算每個因素所造成的鋼結構的形變量，包括加裝裝飾龍骨后所造成的鋼結構的形變量，包括加裝裝飾鋁板之后所造成的鋼結構的形變量以及在鋼結構的自重的情況下所造成的鋼結構的形變量等。將組合載荷的組合系數設置為1，也就是總的載荷的計算值為安裝龍骨所造成的鋼結構的形變值加上安裝裝飾鋁板所造成的鋼結構的形變值以及鋼結構由于自重所造成的鋼結構的形變值。

結語

本文對于某大劇院內裝飾鋁板對于鋼結構形變的影響進行了相應的研究，通過研究得出了以下結論：對于不同階段的但是會對鋼結構的形變有貢獻的因素分別進行計算，這種方式可以大大簡化分析的復雜度，最后得到的綜合的載荷是準確的，對于工程的施工具有一定的指導意義；通過計算得出由于安裝龍骨和安裝裝飾鋁板的影響，鋼結構會導致較大的形變所以要采取相應的措施來避免上述的形變。

（作者單位：深圳市洪濤裝飾股份有限公司）