既有建筑鉴定中钢筋混凝土柱、实腹式钢梁结构体系的探讨与商榷

   日期:2024-08-26     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:305    
核心提示:1、主体结构:主体结构部分由现浇钢筋混凝土柱和实腹式型钢屋面梁组成。对于这种结构体系,梁柱节点做成铰接节点的比较多,但由于钢梁形式的不同,这种铰接节点也一般也分为两种,一种为类似排架结构的屋架节点,即是在钢筋混凝土柱顶预埋锚栓与钢梁支座板直接螺帽栓紧连接,如下图所示。

近期老陈接触到多根钢筋混凝土柱、实腹钢梁的既有建筑估价工作,发现由于该类结构尚无专门的规范,在计算分析该类结构时,人们对各类参数的取值及相应规范的理解存在分歧,还有很多问题值得探讨和争论。

1. 结构体系介绍

1、主体结构:主体结构由现浇钢筋混凝土柱和实心钢屋架梁组成。屋架梁主要承受屋面自重等屋面恒载产生的垂直荷载和屋面活载,钢筋混凝土柱主要承受屋架梁传递的荷载和墙体传递的水平荷载。

2、墙体体系:墙体体系一般是由钢筋混凝土圈梁、构造柱、纵墙、山墙、抗风柱等组成的防护结构。

3、屋面系统:屋面系统一般由屋面檩条、檩条支撑、角撑、屋面板等组成。

4、支撑系统:支撑系统一般由柱间支撑、屋盖水平支撑、拉杆等斜向传力与承重构件组成。

该类房屋结构具有施工简单、工程造价合理等优点,在实际工程中得到了广泛的应用。但该结构体系兼具单层框架结构和轻钢门式刚架的特点,但又有区别,完全按照单层框架结构或轻钢门式刚架进行分析评价是不合理的,因此如何进行正确的计算分析值得探讨。

2.梁柱节点连接方式

此类结构体系中,梁柱节点的连接方式多种多样,现场检查时应认真识别梁柱节点的连接方式,这对于确定后续计算模型至关重要。

1. 铰接节点

对于该类结构体系,梁柱节点大多做成铰接节点,但由于钢梁形式不同,此类铰接节点一般分为两种,一种是类似框架结构的屋架节点,即预埋在钢筋混凝土柱顶端的锚栓直接用螺母与钢梁支撑板连接,如下图所示。

另一种是考虑到有些房屋的钢梁是人字形的,如果采用第一种铰接节点,在荷载作用下钢结构钢梁变截面规定,柱顶会产生很大的剪力,从而在柱根部产生很大的弯矩。因此,将节点做成滑动支撑。这种滑动支撑也有两种形式,一种是将螺栓孔设置为长圆孔,一种是在垫块上设置滚轮,如下图所示。

2. 刚连接到节点

一般来说,钢梁是弹性材料,混凝土柱是弹塑性材料。如果梁柱节点采用刚接节点,受力非常复杂,节点构造也相当复杂。一般很少采用,常规设计多采用铰接节点。实际工程中如果遇到刚接节点,要特别注意节点部位,尤其是钢柱周围混凝土是否有开裂。具体施工方法一般如下图所示。

3.屋面钢梁承载力验证

本结构体系中屋面钢梁结构形式有两种:平底面变截面实腹钢梁和等截面人字形实腹钢梁,如下图所示。

对于底面水平的实体钢梁结构,在垂直荷载作用下,柱顶没有水平推力,也不产生由水平推力引起的柱顶水平位移,因此,钢梁中不存在轴力,其受力特性与一般排架基本相同。钢梁基本上为纯弯曲构件,但由于其受力特性,一般制成变截面形式。对于等截面实体钢梁结构,在垂直荷载作用下,会在柱顶产生一定的推力和位移(即使设置成滑移支撑钢结构钢梁变截面规定,也很难保证滑移效果),同时钢梁中也会产生一定的轴力,因此,其受力特性与一般排架不同,钢梁基本上为压弯构件。

由于钢结构规范既没有考虑轴力的影响,也没有规定在校核钢梁强度和稳定性时如何考虑变截面构件,因此不宜按照钢结构规范校核钢梁。PKPM软件在STS使用手册中指出:“对于框架顶部设有门式刚架的结构,或带有变截面屋面斜梁的框架结构,需按钢结构规范进行整体计算,但对于变截面梁柱构件、斜梁等轴力影响较大的梁构件,可选择门式刚架规范进行构件强度和稳定性计算。”由于门式刚架规范考虑了变截面构件腹板屈曲后的强度,并考虑了轴力、弯矩、剪力共同作用下的强度和稳定性计算,因此建议在校核该类结构钢梁承载力时,应采用门式刚架规范代替钢结构规范。

4.风荷载形状系数的取值

风荷载体型系数的确定方式有两种:荷载规范和门式刚架规范。考虑到该结构体系整体上属于框架结构,在进行整体校核时,应根据荷载规范的要求确定风荷载体型系数。但在对钢梁进行稳定性校核时,应按照门式刚架规范规定的表面风吸力荷载值来校核实体钢梁的稳定性。

五、总结

综上所述,对此类结构既有建筑进行评估,进行总体计算时,可按照钢结构规范进行,但局部钢梁的承载力需补充参照门式钢架结构进行校核。

☆ 完 ☆

 
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