本项目为国际会展中心项目。其展厅有东、西、北、南四个主入口。建筑设计呈“蒙古包”形状,上大下小。结构悬臂长度分别为14.75m和14.45m。悬臂结构由钢制成。桁架是整个结构设计的关键部分和难点。
设计通过合理选择抗震性能指标并采取相应的加固措施,保证了整体结构的安全可靠。本文总结了长悬臂结构的设计方法和步骤。
蒙古包造型最大悬挑近15m,这是传统混凝土结构难以实现的。钢桁架结构通常用于此类悬挑。但结合建筑空间的布局,需要与建筑师充分沟通和协调,在实现建筑造型的同时钢结构稳定设计,尽量减少对建筑功能的影响。
悬臂桁架和钢框架柱是悬臂钢结构的关键组成部分。钢框架梁和斜撑形成巨大的跨层空间钢桁架,支撑着建筑设计的“蒙古包”造型。
结构设计步骤及注意事项如下:
(1)提高钢桁架、钢框架柱等关键构件的抗震水平。本工程按抗震三级设计;
(2)计算考虑竖向地震的影响,提高悬臂结构的安全储备;
(3)支撑钢结构的钢框架柱改为钢管混凝土柱,严格控制轴压比,保证大地震下有更大的安全储备和延性;
(4)考虑悬臂桁架施工顺序的影响,地上1至3层按同一施工顺序计算;
(5)为保证结构完整性和变形协调能力,内力计算时考虑楼板面内变形。一、二、三层屋顶设置为弹性膜,并对楼板在地震作用下进行受力分析。钢结构部分与相邻混凝土结构部分的楼板厚度不宜小于120mm,钢筋应双向拉穿,配筋率不小于0.25%;楼板开口处应采取加固措施。
(6)在零板厚的基础上校核施工阶段(楼板尚未形成刚度时)钢梁的整体稳定性;
(7)忽略钢结构楼板的作用,按“零板厚”模型校核钢框架梁和斜撑的抗震性能,确保大震作用下楼板开裂、刚度下降后,钢桁架仍具有承受竖向荷载和传递水平荷载的能力以及协调结构整体变形的能力;
(8)悬臂结构根部承受竖向荷载的梁不应在梁端进行负弯矩调幅。
(9)进行舒适度校核,保证悬臂结构在正常使用条件下的舒适度。
(10)进行钢结构耐火计算和防火设计。
(11)整体结构中相应钢结构的另一端适当设置剪力墙。壁厚设计为300mm,配筋率不小于0.25%,保证整个结构的稳定性和安全性。
由于水平有限钢结构稳定设计,难免有不当或者错误的地方。扫描关注微信公众号。请评论并指正我!