鋼梁與鋼骨柱框架在大跨度屋面結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用

陳 興 雷

(江蘇中森建筑設(shè)計(jì)有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212009)

鋼梁與鋼骨柱框架在大跨度屋面結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用

陳 興 雷

(江蘇中森建筑設(shè)計(jì)有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212009)

以某中學(xué)食堂、風(fēng)雨操場(chǎng)項(xiàng)目為例，通過(guò)對(duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的分析，采用了鋼梁與鋼骨柱框架結(jié)構(gòu)的方法，實(shí)踐表明采用該方法解決了結(jié)構(gòu)受力的難題，同時(shí)經(jīng)濟(jì)美觀。

大懸挑屋面，鋼梁，鋼骨柱，框架結(jié)構(gòu)

1 工程概況

某中學(xué)食堂、風(fēng)雨操場(chǎng)項(xiàng)目是一幢4層建筑物，占地面積2 956 m2，總建筑面積6 998 m2。1層、2層是學(xué)生食堂，3層是室內(nèi)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，4層是夾層，作為健身房使用。3層平面圖見(jiàn)圖1，剖面圖見(jiàn)圖2。

整個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：平面規(guī)則，縱橫兩個(gè)方向的柱網(wǎng)間距多數(shù)為8 m，屋面有五個(gè)開(kāi)間跨度為32 m，屋面四周設(shè)挑檐，西側(cè)最大懸挑跨度為8 m，同時(shí)屋面呈折線形，東西兩頭高，中間低。建筑要求外露的屋面越薄越好，呈現(xiàn)出“輕、薄”的視覺(jué)效果。

本工程抗震設(shè)防類別為乙類，設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.15g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，建筑場(chǎng)地類別為Ⅲ類。本工程采用框架結(jié)構(gòu)，框架的抗震等級(jí)為一級(jí)，屋面鋼梁的抗震等級(jí)為三級(jí)。

2 屋面結(jié)構(gòu)方案選擇

為了滿足建筑設(shè)計(jì)的要求，采用H型鋼梁作為屋面受力構(gòu)件，不采用外觀厚重的網(wǎng)架、桁架等屋面結(jié)構(gòu)型式。

屋面鋼梁與框架柱頂?shù)倪B接有兩種方式：鉸接和剛接。

常用的方法是鉸接，這樣做節(jié)點(diǎn)做法簡(jiǎn)單，柱頂預(yù)埋一定數(shù)量的螺栓和鋼板與鋼梁連接即可。

當(dāng)柱頂采用鉸接方式時(shí)，中間橫向跨度32 m的四跨類似于排架結(jié)構(gòu)，但就整體來(lái)講，縱橫兩個(gè)方向的框架結(jié)構(gòu)還是完整的，故最大層間位移角還是按照框架結(jié)構(gòu)的1/550控制。計(jì)算結(jié)果表明，升至屋面的框架柱的截面尺寸需做到1 200×1 200，同時(shí)鋼梁尺寸也較大，32 m跨的鋼梁最大尺寸為H1 500×400×20×30，平面尺寸簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3。

上述做法的構(gòu)件尺寸較大，不能滿足建筑“輕、薄”的要求。故實(shí)際工程采用了柱頂剛接的做法。

柱頂剛接的節(jié)點(diǎn)做法是：柱內(nèi)十字型鋼與鋼梁焊接連接，此節(jié)點(diǎn)在廠里制作好送到現(xiàn)場(chǎng)安裝，柱內(nèi)十字型鋼長(zhǎng)度為二層框架梁底標(biāo)高至柱頂。

按柱頂剛接的模式計(jì)算，構(gòu)件尺寸可縮小不少。框架柱尺寸做到600×600就能滿足要求，考慮框架柱要內(nèi)置十字型鋼+500×200×16×20，根據(jù)鋼骨柱的構(gòu)造要求，框架柱尺寸改為800×800。32 m跨鋼梁尺寸為H800×300×16×20，平面尺寸見(jiàn)圖4。

鋼骨柱與鋼梁剛接連接的做法見(jiàn)圖5。

框架柱內(nèi)的鋼骨不參與結(jié)構(gòu)計(jì)算，僅作為構(gòu)造設(shè)置。

鋼梁上間隔1.50 m左右設(shè)置C型鋼檁條，檁條型號(hào)為C300×80×20×2.5，檁條上鋪100厚夾心彩鋼板作屋面。

3 結(jié)論及建議

采用鋼梁+鋼骨柱的屋面結(jié)構(gòu)，很好地滿足了建筑對(duì)大跨度、大懸挑屋面“輕、薄”的視覺(jué)要求，32 m跨鋼梁的高度僅800 mm，懸挑8 m的鋼梁高度僅600 mm。造價(jià)經(jīng)濟(jì)。

施工最大難度在鋼骨柱，好在現(xiàn)在鋼骨混凝土技術(shù)已較成熟，經(jīng)過(guò)努力，順利的完成了施工。建成后，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。

[1] GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50017—2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] YB 9082—2006,鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[4] JGJ 138—2001，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

Application of steel beam and steel reinforced concrete column frame in long-span roof structure

Chen Xinglei

(JiangsuZhongsenArchitecturalDesignLimitedCompany,Zhenjiang212009,China)

Taking a middle school cafeteria, gymnasium project as an example, through the analysis on overall building structure design requirements, adopted the method combining with the steel beam and steel reinforced concrete column frame structure, the practice showed that using this method solved the problem of structure stress, at the same time, economic and beautiful.

large cantilevered roof, steel beam, steel reinforced concrete column, frame structure

2015-03-02

陳興雷(1968- )，男，高級(jí)工程師，國(guó)家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師

1009-6825(2015)14-0027-02

TU375

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