现浇混凝土桁架结构体系在房屋结构设计中的应用.pdf
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1、设计 施 工 水利规划与设计 2 0 1 5 年第 4 期 D OI :1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 8 1 3 0 5 2 0 1 5 0 4 0 3 2 现浇混凝 土桁 架结构体 系在房屋 结构设计 中的应用 王科亮 ,李 轼 ,周 琚 ( 江苏省水利勘测设计研究 院有 限公 司 ,江苏 扬州 2 2 5 1 2 7 ) 摘要 :文章介 绍 了现浇混凝土桁架结构体 系在房屋 结构设计 中的广 泛的发展 空间 ,总结 归纳 了现 浇混凝土“ 桁架 结构体 系” 在设计 中的主要技 术要 点 ,并列举 了相 关工程 实例进行 分析 ,为类似工程提供借鉴 。 关键词 :
2、现 浇混凝土桁架 ;发展空 间;整体 浇筑 中图分类 号 :T V 5 4 4 文献标识码 :B 文章编号 :1 6 7 2 2 4 6 9 ( 2 0 1 5 ) 0 4 0 0 9 3 0 5 1 现 浇混凝土桁架结构体 系的发展 空间 桁 架结 构是 由直杆 在端 部相 互 连接 而 成 的 以抗 弯 为 主 的格 构 式 结 构 。桁 架 一 般 由上 弦 杆 、腹 杆 ( 竖杆和斜腹 杆) 、下弦杆组成 。在传统 的结构设 计中 ,桁架结构常用作为屋架设计 ,如今 ,桁架结 构 已经 有 多种 多样 的形 式 ,不局 限于 屋架 ,在一 些 大跨度结构、高 层建 筑、桥 梁 中都 有
3、 非常广 泛 的 应 用 。 1 1桁架 结构 分 类 从 形 状 分 类 有 三 角 形 、矩 形 、抛 物 线 、梯 形 、 无 斜 腹杆 、梭 形 等 ;从 材 料 来 分 有 木 、钢 木 组 合 、 钢 结 构 、钢 筋 混 凝 土 、预 应 力 混 凝 土 、钢 筋 混 凝 土一钢组合等桁架结构 。本文论述 的主要是现浇混 凝土桁架结构体系在实际房屋平面 内设计 中的应用 介 绍 。 1 2适 用发展 空间 现浇 混凝 土桁 架 结构 适用 发展 空 间 源 于 以下几 个方面 :( 1 ) 在大跨度结构 中,常规使用普通混凝 土梁 设计 大截 面 梁 时无法 满 足强 度 、挠
4、度及 裂 缝 上 的控 制要 求 ,也 无法 满足 建筑 上对 净 空 及美 观 的要 求 ;( 2 ) 若使 用 预应 力 混 凝 土 梁 ,梁 截 面 髓 可 以较 小 ,能解决挠度 、裂缝的问题 ,但受场地及 吊装等 条件限制 ,施工 比较复杂 ,梁柱节点箍筋较 密集 , 施工振捣难 ,施工周期长造价高 ,且在地震作用下 结构 的整体拉结性较差 ;( 3 ) 采用钢结构梁及钢屋 架时,虽造价低 、施工快 ,但与混凝土结构整体协 调性较差 ,对建筑整体的美观形成影响,如上砌筑 砖墙 较 为复 杂且 连接 性较 差 ,另 钢结 构 构 件使 用 使 命短 ,且需要经常维护 ,其耐久性不太为业
5、主单位 所 接受 ; ( 4 ) 因梁所 在 层 因建 筑不 设 置 楼 板 而 无 法 用井子梁进行设计 的情况 ;( 5 ) 高层建筑部分转换 层的设计 中,传统采用梁式 、板式经济性及受力性 较差以及较难解决刚度突变 的影响 ,采用空腹桁架 结构 作为 转化 层是 较 为经济 安全 的方 法 。 2 现浇混凝 土桁架结构体 系的设计技术要点 常用 的现浇混 凝 土桁架 结 构 的形 式 为梯形 、折 线、拱形 、无斜腹杆等形式 。设计 中根据实际应用 的位置及形式选择合适的桁架形式 ,桁架结构在房 屋工 程设 计 中 的技 术 要点 总结 如下 。 2 1受 力特 点及 内力计算 现浇
6、混凝 土桁 架 结构 在大 跨度 、大空 间 房屋 结 构设计中,跨度宜为 1 22 4 m,桁架结构多属于受 弯构件 ,在外荷载的作用下所产生 的受力状态与在 简 支梁 的情 况相 似 。但桁 架结 构具 有 与简 支 梁完 全 不同的受力性能 ,各种桁架受力特点也均不 同,如 三角形双坡桁架结构受力特点据图 1所示 ,上弦杆 受压、下弦杆受拉 ,受力较大处在端部。如平行 弦 桁 架结 构 。 受 力特 点如 图 2所示 ,无 论 上下 弦 杆在 中部 均 受 力较 大处 ,在 端 部较小 。 除拱形 外 都 在 支 座 处 不 会 产 生 较 大 的水 平 推力 。 现浇 混凝 土桁 架
7、结 构 在 节 点 处 通 常为 超 静 定 , 在 内力计算时 ,宜假定为节点为刚性连接的超静定 平面桁架 ,节点处根据上部结构 的受力特点,在荷 作者简介 :王科亮 ( 1 9 8 0年一 ) ,男 ,工程师 。 9 3 2 0 1 5年第 4期 水利规划与设计 设计 施工 压力 窿窭墨盈 拉力 图 1 三角 形 双 坡 桁 架 结 构 受 力简 图 图 2 平行 弦桁 架 结构 受 力简 图 载较小的情况下可以简化为铰接节点 ,当荷载较大 情况下应考虑固结作用下产生的引起杆件轴向变形 的次应力 。 2 2 计算 分 析 计算 分析 可 先 采 用 P K P M- S A T WE软 件
8、 进 行 结 构整体计算分析,桁架的上下弦分别采用梁单元输 入 ,竖腹杆一般化采用柱单元输入,斜腹杆可以采 用斜杆输入 ,整体计算分析时应注意对上下弦杆所 9 4 在 楼层是 否 为 “ 刚性 ” 或 者 “ 弹性 ” 的界 定 ( 一 般 S A T WE软件 会 自动 搜 索 并 判 断 是 否 为 刚 性 楼 板 , 如坡屋面一般化程序会定义为“ 弹性膜” ) 。 因结构布置较为复杂,整体计算宜采用阵型分 解法进行双向地震作用计算 ,内力与配筋计算如采 用 弹性楼 板或 膜后 ,宜 采用 总刚法 计算 分析 。 整体计算后应采用 P K P M P K软件对单榀框架 进行计算 ,以确定单
9、 榀桁架 的结构 内力及配 筋结 果 。配筋应考虑规范裂缝的控制要求 ,对正常使用 极限状态下的裂缝宽度进行验算。 2 3 构造 及施 工 设计施工图时 ,因钢筋混凝土桁架节点属于刚 性连接 ,腹杆纵筋伸入节点相关构件内的锚固长度 应符合抗震设计的锚固要求 ,钢筋锚固弯折应避免 出现锐 角 ,桁 架 上 下 弦杆 的纵 筋 需 采 用 焊 接 接 头 , 桁 架节点 箍筋 要加 密 。 设计文件 中注 明在施工过程 中 ,桁 架结构 宜 整 体 立 模 、整 体 浇 筑 以 保 证 桁 架 的 整 体 受 力 性 能 。 肥 o o o o 1l K Z 一9 , T 、 0 。 。 。 。
10、。 一 ,KZ 一 9 0 o。 , 1 、 0 一 。 。 。 。 。 h 1 0 o0 十 - KZ 9 1 0 一 , KZ一 7 0 o。 : _1 b 2 r 6 8 0 0 5 0 0 0 4 7 0 0 4 0 0 0 2 0 5 0 0 图 3局 部 平 面 图 设计 施 工 水利规划与设计 2 0 1 5 年第 4 期 3工程实例 图 4剖 面 图 3 1 某 报告 厅 工程 扬州市某实验中学报告厅 ,该建筑主要功能是 学 术报 告及 演 出 ,报告 厅座 位数 量 5 5 0座 ,报告 厅 檐 口 高 度 是 6 m,屋 面 是 双 坡 瓦 屋 面 ,坡 度 为 1 : 2
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- 关 键 词:
- 混凝土 桁架 结构 体系 房屋结构 设计 中的 应用
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