某異形鋼結(jié)構(gòu)售房部的設計分析

張國印　何凱　劉志凌　來武清　包洪余

【摘 要】某異形售房部為達到室內(nèi)視覺通透無遮擋的建筑效果，要求采用大開間布局設計，南北側(cè)面采用無落地結(jié)構(gòu)柱形式，綜合考慮結(jié)構(gòu)受力及建筑立面效果，項目采用鋼框架加大跨桁架結(jié)構(gòu)形式，雙桁架間采用鋼次梁連接，南側(cè)主桁架跨度27 m，東北側(cè)面主桁架最大跨度為36 m，經(jīng)過結(jié)構(gòu)計算分析，鋼構(gòu)件局部穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求，滿足了建筑功能需求，文章對后續(xù)鋼結(jié)構(gòu)施工安裝提供了幾點建議及注意事項，供同類工程進行設計參考。

【關(guān)鍵詞】異形; 大跨桁架; 計算分析; 參考

【中圖分類號】TU311.41【文獻標志碼】A

1 工程概況

本工程位于重慶市內(nèi)，地下1層，地上2層，檐口標高8.300 m，總建筑面積2 704 m2。建筑工程抗震設防分類為標準設防類（丙類），抗震設防烈度為6度，建筑場地類別Ⅱ類，基本風壓0.40 kN/m2。結(jié)構(gòu)嵌固位置為基頂，基礎(chǔ)持力層為中風化泥巖，基礎(chǔ)采用人工挖孔灌注樁基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)抗震等級為四級，結(jié)構(gòu)計算軟件采用中國建筑科學研究院編制的PKPM、STS、SATWE軟件（PKPM2010V4.2版）。主體結(jié)構(gòu)模型采用空間三維模型和平面門式剛架模型。為達到室內(nèi)通透的建筑效果，要求南北側(cè)面采用無落地結(jié)構(gòu)柱形式，綜合考慮結(jié)構(gòu)受力及建筑立面效果，項目采用鋼框架加大跨桁架結(jié)構(gòu)形式，南側(cè)面主桁架跨度為27 m，東北側(cè)面主桁架最大跨度為36 m。

2 結(jié)構(gòu)體系布置

本工程采用鋼框架加大跨桁架結(jié)構(gòu)形式，南北兩側(cè)面采用大跨鋼桁架結(jié)構(gòu)形式，為保證鋼桁架整體穩(wěn)定性，雙桁架之間采用鋼次梁支撐，樓板采用鋼筋桁架樓承板。建筑二層結(jié)構(gòu)開洞采用通高中庭設計，屋面層采用梁上起柱支撐屋面天井結(jié)構(gòu)。鋼框梁及次梁采用箱形及H型鋼斷面，鋼柱主要采用圓形鋼管斷面（內(nèi)灌C40自密實混凝土），地下室部分考慮與擋墻連接，采用矩形鋼筋混凝土（內(nèi)嵌鋼管柱）（圖2～圖4）。

3 整體計算結(jié)果分析

本工程主要采用PKPM2010 V4.2整體計算分析及結(jié)構(gòu)設計，主體結(jié)構(gòu)模型采用空間三維模型和平面門式剛架模型。按照GB 50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、GB 50017-2017《鋼結(jié)構(gòu)設計標準》 等相關(guān)條文內(nèi)容控制和調(diào)整的整體計算指標，整體計算結(jié)果如圖5、圖6、表1～表4所示。

根據(jù)上述表格可以看出，構(gòu)件穩(wěn)定及結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求，大跨鋼桁架之間采用次梁支撐及鋼筋桁架樓承板，對于結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性起到有利作用。

4 鋼結(jié)構(gòu)施工及安裝建議

本工程鋼結(jié)構(gòu)分散，造型復雜，節(jié)點形式多樣，主鋼架梁跨度大、重量重，轉(zhuǎn)運、鋼梁拼接后才能進行安裝?，F(xiàn)對鋼結(jié)構(gòu)施工過程的重點難點進行分析，并提出如下建議：

（1）結(jié)構(gòu)安裝前應對構(gòu)件和連接材料的質(zhì)量進行復檢。構(gòu)件的變形或缺陷超出允許偏差時，應在安裝前進行處理，油漆破損等要及時修復補漆。

（2）基礎(chǔ)混凝土等級達到100 %設計等級后才能進行鋼柱的吊裝。鋼柱或剛架在安裝過程中應及時安裝支撐，并應增設纜風繩充分固定。應根據(jù)場地和起重設備條件，最大限度地將擴大拼裝工作在地面完成。

（3）安裝順序應先從靠近山墻的有柱間支撐的兩榀剛架開始。在剛架安裝完畢后應將其間的檁條、支撐、隅撐等全部裝好，并檢查其垂直度和方正度，然后以這兩榀剛架為起點，向房屋另一端安裝。支撐系統(tǒng)、檁條、隅撐及檁間拉條等次結(jié)構(gòu)均是保證剛架平面外穩(wěn)定性的構(gòu)件，每榀剛架需待次結(jié)構(gòu)安裝完畢后方可放松吊車纜繩。除最初安裝的兩榀剛架外，其余剛架間螺栓、墻梁、檁條等的螺栓應在校對后再行擰緊。剛架調(diào)整完畢后，所有高強螺栓應終擰完畢。

（4）剛架安裝應先立鋼柱，然后將在地面組裝好的斜梁吊起就位，并與柱連接。鋼柱的安裝要注意控制溫差對構(gòu)件垂直度的影響，調(diào)整測量以首先確定的標準柱的垂直度為準，門式剛架鋼結(jié)構(gòu)體系安裝后，應對所有配有張緊裝置的支撐進行張緊，支撐的張緊程度以不將構(gòu)件拉彎為原則。

（5）鋼結(jié)構(gòu)單元及逐次安裝過程中，應及時調(diào)整消除累計偏差，使總安裝偏差最小。

（6）施工單位應編制專項施工方案并進行施工專家論證。

參考文獻

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[定稿日期]2021-01-06

[作者簡介]張國印（1982～），男，碩士，高級工程師，主要從事建筑結(jié)構(gòu)設計。