高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)設(shè)計研究

張榜志 戴春華

摘要：高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系在我國高層建筑項目的建設(shè)過程中發(fā)揮著越來越重要的作用，為了能夠最大程度地提升其應(yīng)用價值，本文通過簡要分析高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的概念與類別，重點闡述了幾點高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計要點。

關(guān)鍵詞：高層裝配;斜支撐鋼框架;設(shè)計研究

引言

結(jié)合當前階段我國高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的具體應(yīng)用現(xiàn)狀來看，盡管看似其中涉及到的內(nèi)容相對較多，并且相關(guān)的結(jié)構(gòu)體系也十分復(fù)雜，需要設(shè)計人員在設(shè)計過程綜合關(guān)注多方面的設(shè)計要素。

一、高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系概述

通過分析其實際的組成結(jié)構(gòu)不難發(fā)現(xiàn)，目前的高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系主要涉及到了兩個方面的內(nèi)容，其中分別是主板結(jié)構(gòu)以及斜支撐柱。這兩個部分作為組成高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的主要組成內(nèi)容，需要進行有效連接才能夠發(fā)揮出高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的最大應(yīng)用價值。在具體的項目中，主板結(jié)構(gòu)與斜支撐柱主要采取高強螺栓的形式進行連接處理，這樣能夠相對比較好地提升這兩個部分之間連接的可靠性與牢固性，能夠避免兩個模塊之間出現(xiàn)難以控制的問題。

二、高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的分類

對于高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系來說，按照主板模塊和斜支撐模塊之間的連接形式不同，也存在不同的分類。當前比較常見且應(yīng)用比較廣泛的類型就包含單撐柱、雙撐柱以及三撐柱和四撐柱等幾種不同的形式，這些類型的存在主要就是為了能夠使其滿足不同工程項目的實際使用需求。

三、高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的具體設(shè)計要點

（一）高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的模型計算分析

相較于普通的斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系來說，高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計難度系數(shù)相對更大，因為在實際的應(yīng)用過程中，高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系需要更強的穩(wěn)定性、安全性以及可靠性，這就需要相關(guān)的設(shè)計人員在具體的設(shè)計過程中更加全面與綜合地考慮各方面有可能會影響到其實際應(yīng)用效果的因素，并通過專業(yè)的模擬計算來設(shè)計出最合理與科學(xué)的設(shè)計方案。與此同時，在進行高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計的過程中，通過對支撐柱、衍架梁等結(jié)構(gòu)進行全面與系統(tǒng)地計算也將直接關(guān)系到高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的最終設(shè)計水平。

比如，為了能夠提升高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用效果，在進行具體的設(shè)計的時候需要針對相應(yīng)的模型進行專業(yè)且精準的計算。在整個過程中，相關(guān)設(shè)計人員可以使用有限元軟件etars來進行具體的計算，通過利用有限元軟件這種應(yīng)用能夠有效提升傳統(tǒng)模型計算的效率和質(zhì)量，尤其是針對于高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系中所涉及到的各個模型計算要點來說，有限元軟件能夠通過靜力分析、反應(yīng)譜分析以及相關(guān)的線性時程分析等模式針對于具體的結(jié)構(gòu)模型進行合理地構(gòu)建。此外，設(shè)計人員還可以利用DECK模塊來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的樓板結(jié)構(gòu)，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)更加精準的主結(jié)構(gòu)和衍架梁結(jié)構(gòu)的模擬演算，另一方面也能夠切實保障最終計算的可靠性。與此同時，針對于高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的各個連接位置的計算，設(shè)計人員可以利用相關(guān)的剛性力學(xué)理論來計算來相關(guān)連接點的數(shù)值，從而提升后續(xù)應(yīng)用的安全性和穩(wěn)定性。

（二）高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的抗震性設(shè)計

對于高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計工作來說，與其實際應(yīng)用需求所對應(yīng)的抗震性設(shè)計也是其中一個十分重要的方面，必要的抗震性設(shè)計不僅僅能夠在一定程度上使其有效避免各種意外災(zāi)害事故發(fā)生時出現(xiàn)危險性問題;還能夠在日常應(yīng)用過程中提升高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性與安全性。在具體的高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計過程中，相關(guān)工作人員需要同時關(guān)注不同結(jié)構(gòu)組成部分的受力特點，從而掌握其具體的傳力路徑，進而提升最終設(shè)計的可靠性。

比如，在進行高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計過程中，為了能夠保障整個結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性與安全性，從而最大程度地避免在地震等意外災(zāi)害發(fā)生過程中出現(xiàn)較大的安全隱患和問題，相關(guān)設(shè)計人員需要重點考慮高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的抗震性設(shè)計。在整個過程中，設(shè)計人員首先需要重點掌控好所處地區(qū)以及目標高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的抗震等級、抗震設(shè)防烈度以及具體的抗震設(shè)防類別等信息，在充分掌握這些信息的基礎(chǔ)上才能夠更好地集合這些基本標準與規(guī)范來開展相關(guān)的設(shè)計工作，從而確保設(shè)計出來的高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系能夠符合相關(guān)抗震等級的具體需求。與此同時，設(shè)計人員還需要重點關(guān)注高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系各個結(jié)構(gòu)的受力特點，通過進行專業(yè)的受力分析掌握具體的傳力路徑以及不同組成結(jié)構(gòu)的承載力水平，這在一定程度上能夠更好地保障整個高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系得到更好地運用，從而提升整個設(shè)計方案的可靠性。更關(guān)鍵的是，設(shè)計人員在這個過程中還需要通過采取自震模態(tài)以及層間位移角等試驗來對其進行更加系統(tǒng)化與多元化的分析與判定，這也是確保最終設(shè)計出來的高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的抗震效果的關(guān)鍵所在。

（三）高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的節(jié)點連接設(shè)計

對于高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系來說，主要包含兩個大的結(jié)構(gòu)分層，其中分別是主板模塊和斜支撐模塊，這兩個部分的鏈接水平將直接影響到高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的最終應(yīng)用效果。因此，在進行高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計的過程中，相關(guān)工作人員需要充分關(guān)注與重視相關(guān)節(jié)點的連接設(shè)計。

比如，為了能夠更好地保障高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性和可靠性效果，相關(guān)設(shè)計人員在進行具體的結(jié)構(gòu)體系設(shè)計的時候應(yīng)該通過采取合適的節(jié)點連接方式來提升整體結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性。在整個過程中，設(shè)計人員首先需要結(jié)合具體的項目設(shè)計要求和設(shè)計標準，對高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系中的主板模塊和斜撐柱進行全面和詳盡的分析，從而確定出能夠兼顧主板模塊與斜撐柱性能發(fā)揮的鏈接方案。與此同時，還應(yīng)該關(guān)注和控制衍架梁柱節(jié)點的鏈接，一方面需要從衍架梁柱節(jié)點鏈接的計算層面對其進行周密的分析，通過相關(guān)的試驗數(shù)據(jù)來保障節(jié)點之間的鏈接能夠具備相對比較突出的穩(wěn)定性效果;另一方面在焊接的過程中，也要通過嚴格遵循相關(guān)的焊接原則與焊接要點來避免一些由于操作不合理等原因而導(dǎo)致的鏈接不牢固問題。通過采取科學(xué)專業(yè)的節(jié)點連接設(shè)計，能夠在有效保障高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性與可靠性的同時，在一定程度上延長高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的使用壽命，對于節(jié)約經(jīng)濟成本也具有積極作用。

總結(jié)：

為了能夠提升高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計水平，相關(guān)設(shè)計人員必須先從相關(guān)模型的計算分析入手，通過進行抗震性能設(shè)計以及節(jié)點連接的設(shè)計等關(guān)鍵設(shè)計，切實保障高層裝配式斜支撐鋼框架結(jié)構(gòu)體系的最終設(shè)計效果。

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