酒店工程帶桁架轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

黃永輝

（上海綠地建設(shè)設(shè)計研究院有限公司，上海 200940）

引言

對于整個高層建筑來說，轉(zhuǎn)換層處于受力的重要位置，相比其他結(jié)構(gòu)層，轉(zhuǎn)換層具有受力復(fù)雜、結(jié)構(gòu)層剛度大、重量大等特點，因此，轉(zhuǎn)換層的設(shè)計對于整體結(jié)構(gòu)來說意義重大，其設(shè)計的合理、安全、經(jīng)濟性對建筑項目也具有重要的影響。文章將結(jié)合某五星級酒店工程具體案例，從轉(zhuǎn)換桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計方面進行系統(tǒng)的研究，以得到一些對設(shè)計有實際指導(dǎo)意義的結(jié)論。

1 工程概況

某五星級酒店工程為地下兩層地上十層，因建筑功能需要在一至三層局部形成大空間高約15m；在四層形成局部桁架轉(zhuǎn)換，桁架高度為四層整層高6.6m，桁架跨度為三個柱距3*9.6=28.8m；兩端與型鋼混凝土柱剛接；左右各延伸半跨以平衡負彎矩。桁架弦桿采用型鋼砼，腹桿采用焊接箱型截面鋼結(jié)構(gòu)。整個結(jié)構(gòu)以SETWE軟件計算，通過PMSAP及STS桁架模塊進行復(fù)核。

圖1 結(jié)構(gòu)三維線框圖

圖2 桁架下弦平面布置圖

圖3 桁架立面圖

2 構(gòu)件設(shè)計

2.1 桁架構(gòu)件

桁架上下弦所在樓層及上托樓層屋面等共計八層荷載，首先以SATWE整體建模分析，樓層組裝時3、4、5層一次形成剛度,模擬真實條件。再分別以PMSAP及STS桁架模塊復(fù)核內(nèi)力及變形。由于桁架桿件內(nèi)力大，腹桿采用焊接箱型截面，與上下翼緣采用剛接，為避免端部節(jié)點區(qū)域的破壞，端斜桿采用受壓布置方式，為增強受壓穩(wěn)定性采用具有雙受壓翼緣的焊接箱型截面。端斜桿最大軸力Nmax=10000kN，采用箱型B600*40；受力較小斜腹桿采用B600*25；上下翼緣采用型鋼混凝梁1000*1280內(nèi)含焊接H型鋼H1000*700*40*60；整個桁架采用剛接桁架，與型鋼混凝土柱剛接。為確保上下弦樓面及上部樓層樓面豎向位移，嚴格控制桁架豎向撓度值、并以起拱方式消除部分撓度。

圖4 STWE計算結(jié)果

圖5 STS桁架模塊構(gòu)件應(yīng)力比

2.2 型鋼混凝土柱設(shè)計

桁架上下翼緣型鋼截面較大、為保證連接的可靠性，型鋼混凝土柱采用1000*1400（焊接H型鋼H1100*700*40*40），型鋼含鋼率4.0<6.9%<8.0%滿足規(guī)范要求。軸壓比0.40<0.8；長細比Rmdx= 32.22<80 Rmdy= 51.32<80；栓釘及箍筋由于躍層的存在全高加密；體積配箍率1.63%＞0.4。

3 節(jié)點設(shè)計

按《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010弟8.2.8條之規(guī)定，構(gòu)件連接需符合強連接弱構(gòu)件的原則。對連接作二階段設(shè)計：1）按構(gòu)件承載力而非設(shè)計內(nèi)力進行連接計算；2）連接的極限承載力設(shè)計。按公式8.2.8-1～8.2.8.-5對梁柱剛接、支撐連接、各構(gòu)件的拼接進行極限承載力的驗算。

4 總體控制、中震彈性、上下弦樓板應(yīng)力分析及配筋

總體計算時，考慮豎向地震作用。本工程轉(zhuǎn)換桁架抗震等級為二級，水平地震作用計算內(nèi)力乘以增大系數(shù)1.3。桁架上下弦所在平面按彈性板考慮，控制桁架整體撓度以免下沉過大影響上部構(gòu)件內(nèi)力。為保證結(jié)構(gòu)安全，補充中震彈性分析，考慮樓板面內(nèi)應(yīng)力，桁架上下弦樓板加厚至180mm。按樓板應(yīng)力分析結(jié)果控制配筋。經(jīng)SATWE及PMSAP計算，各項指標均滿足規(guī)范要求。通過計算分析可知，本工程位于6度區(qū)，地震作用不起控制作用，主要由豎向荷載起控制作用。

圖6 桁架下弦 中震彈性計算結(jié)果

圖7 桁架上弦 中震彈性計算結(jié)果

圖8 桁架下弦 樓板應(yīng)力分析

圖9 桁架上弦 樓板應(yīng)力分析

5 檢測與監(jiān)測

由于本工程結(jié)構(gòu)傳力體系復(fù)雜，因此在施工階段和使用階段均應(yīng)對結(jié)構(gòu)進行應(yīng)力、變形監(jiān)測。

6 結(jié)語

由以上論述可知，轉(zhuǎn)換桁架的設(shè)計主要從總體控制、構(gòu)件設(shè)計、節(jié)點設(shè)計、構(gòu)造設(shè)計等幾個方面按照規(guī)范規(guī)程的有關(guān)規(guī)定，一步一步的進行設(shè)計，確保結(jié)構(gòu)的安全經(jīng)濟。在6度區(qū)豎向荷載為主要控制荷載。對轉(zhuǎn)換層樓面不能按常規(guī)只考慮豎向作用，應(yīng)同時考慮板局部彎曲和轉(zhuǎn)換層整體彎曲的影響。

[1]唐明賢.論建筑工程結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)[J].建筑結(jié)構(gòu)，2008（1）.

[2]唐宏邦.高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)探討[J].四川建材，2009（3）.

[3]鄧夢畢.高層商住樓結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)分析探討[J].建筑結(jié)構(gòu)，2009（7）.

[4]趙紅軍.淺談高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)[J].鋼結(jié)構(gòu)，2009（21）