淺析大跨度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

韓克雙+杜瑞剛

摘 要：伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在我國(guó)大型建筑業(yè)逐漸增多，其中大跨度建筑鋼結(jié)構(gòu)也是我國(guó)近些年來(lái)發(fā)展較為迅速的建筑類型之一。因此從這一角度出發(fā)，主要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中介紹了大跨度樓板隔墻均攤荷載的取值及樓板板端彎矩引起邊梁彈性扭矩的計(jì)算方法。

關(guān)鍵詞：大跨度；樓板；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）11-0117-01

隨著社會(huì)不斷發(fā)展，人們對(duì)于建筑功能提出越來(lái)越高的要求。在這要求的推動(dòng)之下，大跨度樓板應(yīng)運(yùn)而生。這一大跨度樓板，解決了許多樓面設(shè)計(jì)十分復(fù)雜，房間間隔小的問(wèn)題，不需要墻的地方可以使用設(shè)梁的方式，這樣能夠保證整個(gè)結(jié)構(gòu)十分明確的船里情況，并且因?yàn)樯舷聦咏ㄖ牟贾貌煌o整個(gè)建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶去了極大地便利性，同時(shí)也為各住戶在自己的房間布置之中創(chuàng)造了必要的空間。經(jīng)過(guò)經(jīng)驗(yàn)研究分析發(fā)現(xiàn)，大跨度板可以采取一些手段和措施來(lái)改善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)造手段。

1 隔墻荷載的取值

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)》中對(duì)于具體數(shù)值的規(guī)定，我們可以選取樓板局部作用線荷載時(shí)內(nèi)力系數(shù)值來(lái)進(jìn)行計(jì)算，我們可以得出整個(gè)隔墻荷載樓板的計(jì)算規(guī)律[1]。我們要設(shè)整個(gè)樓板短跨邊的長(zhǎng)度為L(zhǎng)x，長(zhǎng)跨邊為L(zhǎng)y。（1）如果隔墻荷載平行于短跨邊，并且長(zhǎng)短跨邊的比大于1.0時(shí)，如果荷載距離支座的長(zhǎng)度控制在（0～0.25）Ly，那就可以取放大系數(shù)0.5～10。如果整個(gè)荷載的作用維持在（0.25～0.5）Ly之內(nèi)，那么需要放大系數(shù)為1.0～4.74。（2）如果何在平行于長(zhǎng)跨邊對(duì)于整個(gè)樓層結(jié)構(gòu)的內(nèi)力影響小，那么具體的長(zhǎng)度在（0～0.25）Lx，荷載的放大系數(shù)為0～1.0，如何長(zhǎng)度距離控制在（0.25～0.3）Lx，荷載放大系數(shù)為1.1，距離長(zhǎng)度為（0.3 ～0.5）Lx時(shí)，整個(gè)荷載放大系數(shù)為1.1～2.45。

上述各種數(shù)值都是理想化的數(shù)值，并沒有考慮整個(gè)實(shí)際過(guò)程中隔墻自身對(duì)于強(qiáng)度的抵抗能力，并且整個(gè)隔墻荷載都作用在具體的樓板之上，從而使得整個(gè)樓板產(chǎn)生了向下的一種力度，并且在樓板上向四周的邊傳遞力度，這對(duì)于計(jì)算整個(gè)樓板的具體承載力十分有利。因此在實(shí)際的工程之中，具體的放大系數(shù)并不會(huì)選擇如此大的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。分析比較，結(jié)論如下：取荷載放大系數(shù)γ=1.2計(jì)算：對(duì)于支座內(nèi)力，手算結(jié)果折減10%仍然比按有限元計(jì)算分析結(jié)果大；對(duì)于跨中內(nèi)力，若不考慮支座調(diào)幅則手算結(jié)果略小于有限元計(jì)算，若考慮支座調(diào)幅10%則略大于有限元計(jì)算結(jié)果。

2 邊梁彈性扭矩的具體計(jì)算

2.1 樓板邊緣彎矩引起了邊梁扭矩計(jì)算

一般是將整個(gè)帶變量作為主要的計(jì)算模型，并且根據(jù)具體結(jié)果分析，我們通過(guò)計(jì)算軟件的到的變量扭矩與整個(gè)樓板的邊梁扭矩的比例為β，α是固定樓板的支撐彎矩系數(shù)。而L0是樓板的跨度，L是α對(duì)應(yīng)的梁長(zhǎng)，那么整個(gè)梁扭矩的計(jì)算公式為M1=βαqL0L，在整個(gè)公示之中，我們需要確定β值的大小。我們可以按照有限元的理論來(lái)應(yīng)對(duì)寬敞之間的比例為0.5、0.75和1.0三個(gè)類型的豎版進(jìn)行計(jì)算，所以為了方便計(jì)算來(lái)加設(shè)橫載為1.0KN/m2，使用專門的計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算得到木板頂端距離的彎矩，也就是整個(gè)木板對(duì)于邊梁的扭矩，這個(gè)值是整個(gè)邊梁具體的分布扭矩。需要在這個(gè)數(shù)值的基礎(chǔ)之上進(jìn)行疊加得到最終的梁端扭矩M1，計(jì)算這一個(gè)數(shù)值的工作量極大，我們可以根據(jù)具體的數(shù)據(jù)情況來(lái)對(duì)于整個(gè)梁的扭矩情況進(jìn)行簡(jiǎn)化，從而確保計(jì)算過(guò)程的簡(jiǎn)單化，我們可以將四邊都固定板的彎矩系數(shù)乘以系數(shù)β來(lái)求梁的具體扭矩。我們可以假設(shè)木板的邊梁四周都是固定的，不能發(fā)生任何位移，這樣的板在豎向的方向上出現(xiàn)位移，并且中間的位置跨度最大，一旦整個(gè)梁端的位移長(zhǎng)度為0，我們就可以得到模板頂端的彎矩呈現(xiàn)出一種拋物線的情形展開分布，我們可以在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行拋物線的面積計(jì)算，我們可以得出整個(gè)梁端的扭距M2。

2.2 彈性假定

當(dāng)建筑處于一般風(fēng)力的或者垂直荷載的作用下時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常常處于彈性的工作階段，特殊的情況除外，但是這一假定與實(shí)際的工作情況存在的差異不大。當(dāng)遭遇地震或者強(qiáng)烈的臺(tái)風(fēng)天氣時(shí)，建筑產(chǎn)生的位置移動(dòng)會(huì)比較大，然后才會(huì)轉(zhuǎn)入彈塑性的工作階段。在這個(gè)時(shí)候就應(yīng)當(dāng)按照彈塑性動(dòng)力分析方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，而不能按照彈性的方法對(duì)內(nèi)力和位移進(jìn)行計(jì)算，不然就不能將結(jié)構(gòu)的真實(shí)工作狀態(tài)反映出來(lái)[2]。

2.3 小變形假定

小變形假定方法是除了彈性假定之外另一種比較常用的方法，但也有學(xué)者對(duì)幾何非線性問(wèn)題進(jìn)行研究。除了彈性假定，小變形假定方法也常被采用。但有不少學(xué)者對(duì)幾何非線性問(wèn)題（P-Δ效應(yīng)）做了一些研究。一般情況下，當(dāng)頂點(diǎn)水平位移Δ與建筑物高度H的比值Δ/H>1/500時(shí)，P-Δ效應(yīng)的影響就不能被忽視了。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，在新時(shí)代的發(fā)展背景下，人民日益增長(zhǎng)的社會(huì)需求對(duì)現(xiàn)代城市道路的設(shè)計(jì)工作提出了更高的要求，同時(shí)也給設(shè)計(jì)從事者們帶來(lái)了更加嚴(yán)峻的考驗(yàn)。只有不斷研究，不斷創(chuàng)新，立足于設(shè)計(jì)任務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化與多元化發(fā)展方向，才能確保我國(guó)現(xiàn)代城市高層建筑建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]姜春寶.高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題分析[J].科學(xué)中國(guó)人，2015（6Z）：247.

[2]王冰兄.大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（9）：53.