型鋼混凝土桁架在轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

【摘要】本工程為地下1層，地上19層，地上第5層為結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)采用型鋼混凝土桁架，其軸線跨度為27.0m。型鋼混凝土桁架轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可以顯著緩和高層建筑質(zhì)量和剛度的突變。轉(zhuǎn)換桁架構(gòu)件為型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，充分發(fā)揮了型鋼與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)各自的力學(xué)特性，型鋼外包鋼筋混凝土，可避免型鋼過早出現(xiàn)局部屈曲或整體失穩(wěn)，并具有耐火性好、節(jié)省鋼材的優(yōu)點(diǎn)；在混凝土中增加型鋼，具有承載力大、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)。型鋼混凝土桁架適用于跨度較大、承托層數(shù)較多的拖柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)適用、安全可靠。

Abstract： This project contains one story underground and 19 stories above ground. The structural transfer floor is on the fifth floor. The transfer structure adopts steel reinforced concrete transfer truss with 27 meters axis span. Steel reinforced concrete truss transfer structure can significantly ease the mass and stiffness mutation of high-rise building. That transfer truss member is structural member of the steel reinforced concrete fully exerts the mechanical performance of the steel and reinforced concrete respectivly. Steel encased reinforced concrete can avoid premature local buckling or global instability of steel， and possesses the advantages of fire retardancy， saving steel. Adding steel in the concrete has the advantages of high bearing capacity， better seismic behavior and so on. Steel reinforced concrete truss is suitable for column transformation structure with large span and supporting multiple layers and is economic， applicable， safe， and reliable.

【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)換桁架；型鋼混凝土；剛度突變；剛度平衡支撐

Key word： transfer truss ， steel reinforced concrete， stiffness mutation， support for stiffness balance

1 工程概況

本工程為地下1層，地上19層的高層辦公樓。建筑結(jié)構(gòu)高度為99.90m，結(jié)構(gòu)形式為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類（丙類），框架和剪力墻的抗震等級為三級。建筑平面如圖1～3，轉(zhuǎn)換部位建筑剖面圖如圖4。一～四層平面中部為共享大廳，中庭在一～四層不能布置柱，需要在第五層做轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，承托五層以上的兩根柱，承托層數(shù)為14層。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)采用型鋼混凝土桁架，軸線跨度為27.0m，桁架高度為第5層層高，桁架總高度為6.10m。剪力墻平面布置均勻、對稱，而轉(zhuǎn)換桁架位于轉(zhuǎn)換層平面一側(cè)，屬于偏置，轉(zhuǎn)換層平面扭轉(zhuǎn)效應(yīng)比較明顯。在與轉(zhuǎn)換桁架相對于剪力墻對稱的位置布置了平面剛度平衡支撐，有效減緩了轉(zhuǎn)換層的平面扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

2 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式

本工程中的轉(zhuǎn)換形式屬于托柱轉(zhuǎn)換。目前，常用的托柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式主要有實(shí)腹梁式轉(zhuǎn)換和桁架轉(zhuǎn)換。實(shí)腹梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是目前建筑結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)垂直轉(zhuǎn)換最常用的結(jié)構(gòu)形式，由于其傳力途徑采用“柱-轉(zhuǎn)換梁-柱（墻）”的形式，具有傳力直接、明確的優(yōu)點(diǎn)，便于工程計(jì)算、分析和設(shè)計(jì)。實(shí)腹梁式轉(zhuǎn)換的形式有多種，從跨數(shù)上，可分為單跨及多跨；從上部結(jié)構(gòu)形式上，可分為托墻和托柱；從轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)采用材料上，又可分為鋼筋混凝土（R.C）、預(yù)應(yīng)力混凝土（P.C）和鋼骨混凝土（型鋼混凝土S.R.C）、鋼結(jié)構(gòu)（S）。在托柱形式的梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中，當(dāng)轉(zhuǎn)換梁跨度很大、承托層數(shù)較多時，由于轉(zhuǎn)換梁承托上部框架柱傳遞下來的豎向荷載將會很大，使得轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸大，配筋多，梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)縱向受力鋼筋錨固困難。大跨度、承托層數(shù)較多的實(shí)腹轉(zhuǎn)換梁在理論上可以實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際設(shè)計(jì)中卻不可行。首先，采用實(shí)腹轉(zhuǎn)換梁不利于大型管道等設(shè)備系統(tǒng)的布置，不利于該轉(zhuǎn)換層建筑空間的充分利用；其次，實(shí)腹梁轉(zhuǎn)換構(gòu)件截面尺寸大、自重大、剛度比較大，轉(zhuǎn)換梁對轉(zhuǎn)換層平面的剛度影響比較明顯。當(dāng)轉(zhuǎn)換梁偏置時，由于轉(zhuǎn)換梁剛度的影響，轉(zhuǎn)換層平面的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)更為突出。同時，實(shí)腹梁轉(zhuǎn)換容易引起轉(zhuǎn)換層上、下剛度突變，對結(jié)構(gòu)抗震不利。另外，實(shí)腹梁轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸很大，存在明顯的強(qiáng)梁弱柱問題，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位抗震性能較差。實(shí)腹梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)存在的問題一般很難解決，因此，在大跨度、承托層數(shù)較多的托柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中，需要尋找新的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式來替代實(shí)腹梁式轉(zhuǎn)換。

理論和工程實(shí)踐表明，采用單層或疊層桁架結(jié)構(gòu)是作為托柱轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)比較可行的方案。一方面，從

圖1 一～四層平面圖

圖2 五層（轉(zhuǎn)換層）平面圖

圖3 六層以上平面圖

圖4 剖面示意圖

結(jié)構(gòu)的傳力方式來看，轉(zhuǎn)換桁架具有傳力明確，傳力途徑清楚的特點(diǎn)。另一方面，轉(zhuǎn)換桁架不僅使開洞與設(shè)置設(shè)備管道具備條件，而且開洞的位置和大小都有很大的靈活性，使充分利用轉(zhuǎn)換層的建筑空間成為可能。再者，從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來看，采用轉(zhuǎn)換桁架其鋼材和混凝土的用量比采用轉(zhuǎn)換梁要少。桁架轉(zhuǎn)換層的節(jié)間空隙采用輕質(zhì)建筑材料填充，有利于減輕結(jié)構(gòu)的自重。與實(shí)腹梁轉(zhuǎn)換相比，桁架轉(zhuǎn)換有其突出的特點(diǎn)，轉(zhuǎn)換桁架的抗側(cè)力剛度小，桁架轉(zhuǎn)換上、下層剛度突變不明顯。也就是說，具有桁架轉(zhuǎn)換的高層建筑其質(zhì)量和剛度的突變較緩和，地震反應(yīng)小；當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件在結(jié)構(gòu)平面中偏置時，桁架轉(zhuǎn)換層的平面扭轉(zhuǎn)效應(yīng)減弱。與實(shí)腹轉(zhuǎn)換梁相比，轉(zhuǎn)換桁架與轉(zhuǎn)換柱連接的桿件截面尺寸與其轉(zhuǎn)換柱的截面尺寸相當(dāng)，很好的解決了轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中強(qiáng)梁（轉(zhuǎn)換梁）弱柱（轉(zhuǎn)換柱）的問題。用作轉(zhuǎn)換構(gòu)件的桁架一般有兩種：空腹桁架和斜腹桿桁架。除上下弦桿外，僅有豎腹桿桁架的稱空腹桁架；而只要有斜腹桿，不管有沒有豎腹桿，即稱為斜腹桿桁架。一般情況下，當(dāng)跨度不大于15m時，采用空腹轉(zhuǎn)換桁架較為經(jīng)濟(jì)合理（預(yù)應(yīng)力空腹轉(zhuǎn)換桁架可適當(dāng)加大），當(dāng)跨度大于15m時，建議采用斜腹桿桁架。斜腹桿桁架通過斜腹桿改變豎向荷載的傳力方向和途徑，使得上、下弦桿的彎矩和剪力都有較大幅度的減小，且豎向剛度有較大的提高，有利于控制轉(zhuǎn)換桁架的豎向位移。本工程地上19層，需要轉(zhuǎn)換的層數(shù)為14層，轉(zhuǎn)換層的層高6.10m，從荷載級別及受力分析來看，設(shè)計(jì)成單層斜腹桿轉(zhuǎn)換桁架可以很好的滿足工程的要求。

本工程剪力墻平面布置均勻、基本對稱，而轉(zhuǎn)換桁架位于轉(zhuǎn)換層平面一側(cè)，屬于嚴(yán)重偏置，轉(zhuǎn)換層平面的地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)比較明顯。為了解決此問題，在轉(zhuǎn)換層平面中布置平面剛度平衡支撐。剛度平衡支撐布置位置為轉(zhuǎn)換桁架相對剪力墻對稱位置居中布置，剛度平衡支撐采用型鋼混凝土交叉支撐。

為了選擇合理的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置方案，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)時，采用北京邁達(dá)斯技術(shù)有限公司的midas Building軟件對實(shí)腹梁轉(zhuǎn)換和桁架轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析對比，對轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行優(yōu)化。對比分析時，建立4種計(jì)算模型進(jìn)行分析， 在4種計(jì)算模型中除轉(zhuǎn)換層以外其它樓層所有模型數(shù)據(jù)均相同。（1）實(shí)腹梁式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換梁高為轉(zhuǎn)換層整層高度，在轉(zhuǎn)換梁相對剪力墻對稱位置不布置剛度平衡支撐；（2）實(shí)腹梁式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換梁高為轉(zhuǎn)換層整層高度，在轉(zhuǎn)換梁相對剪力墻對稱位置布置剛度平衡支撐；（3）桁架轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換桁架高度為轉(zhuǎn)換層整層高度，在轉(zhuǎn)換梁相對剪力墻對稱位置不布置剛度平衡支撐；（4）桁架轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換桁架高度為轉(zhuǎn)換層整層高度，在轉(zhuǎn)換梁相對剪力墻對稱位置布置剛度平衡支撐。以上4種計(jì)算模型完全按工程實(shí)際數(shù)據(jù)建立、計(jì)算、分析。通過計(jì)算分析，對4種模型的轉(zhuǎn)換層上下剛度、結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)換層的層間位移、結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)換層的最大位移比等進(jìn)行匯總、比對、分析。表1為4種計(jì)算模型的主要計(jì)算結(jié)果匯總。

4種計(jì)算模型主要計(jì)算結(jié)果 表1

注：1.側(cè)向剛度、位移、位移比為與轉(zhuǎn)換構(gòu)件同軸方向——X軸（平面字母軸方向）地震作用下的計(jì)算數(shù)值。

從表1的分析計(jì)算結(jié)果可以明顯看出：（1）轉(zhuǎn)換桁架的剛度明顯小于實(shí)腹梁式轉(zhuǎn)換，與實(shí)腹梁式轉(zhuǎn)換相比，桁架轉(zhuǎn)換的抗側(cè)移剛度減小將近20%，轉(zhuǎn)換層與下一層的樓層側(cè)向剛度比可以充分體現(xiàn)實(shí)腹梁式轉(zhuǎn)換與桁架轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換層平面抗側(cè)移剛度的不同。從轉(zhuǎn)換層層抗側(cè)剛度來看，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件優(yōu)先選擇桁架轉(zhuǎn)換。（2）位移比的結(jié)果可以充分體現(xiàn)剛度平衡支撐的作用。由于布置了剛度平衡支撐，轉(zhuǎn)換層的抗側(cè)移剛度有所增加，轉(zhuǎn)換層的最大層間位移角的計(jì)算結(jié)果變化就是剛度平衡支撐所引起的。從表1的位移比結(jié)果可以看出，由于實(shí)腹梁式轉(zhuǎn)換構(gòu)件的剛度偏大，剛度平衡支撐的作用不是特別明顯；而在桁架轉(zhuǎn)換中，平面剛度平衡支撐的作用顯著。在轉(zhuǎn)換層抗側(cè)移剛度增大、轉(zhuǎn)換層最大層間位移角減小的前提下，轉(zhuǎn)換層的扭轉(zhuǎn)位移比明顯減小，剛度平衡支撐顯著減緩了轉(zhuǎn)換層的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，從本質(zhì)上提高了轉(zhuǎn)換層及整個結(jié)構(gòu)的抗震性能。

經(jīng)過計(jì)算、分析、對比，本工程采用單層斜腹桿桁架作為轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件，同時布置剛度平衡支撐來解決轉(zhuǎn)換層中由于轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件平面偏置引起的平面扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯的問題。

3 轉(zhuǎn)換桁架桿件布置形式

在作用荷載大小、跨度尺寸、桁架高度（矢高）不變的情況下，當(dāng)桁架的桿件布置形式不同時，桁架各桿件的內(nèi)力分布是不同的，有時差別較大。由于轉(zhuǎn)換桁架的跨度較大，桁架桿件截面尺寸相對較大，桿件的內(nèi)力也很大，轉(zhuǎn)換桁架各桿件若按鉸接設(shè)計(jì)，很難實(shí)現(xiàn)，所以，將轉(zhuǎn)換桁架設(shè)計(jì)成剛性桁架。在剛性桁架中，各桿件之間為剛性連接，相當(dāng)于在鉸接桁架的基礎(chǔ)上，在連接節(jié)點(diǎn)處增加了限制轉(zhuǎn)動的多余約束，使靜定結(jié)構(gòu)的鉸接桁架轉(zhuǎn)化成超靜定結(jié)構(gòu)的剛性桁架。由于轉(zhuǎn)換桁架桿件截面較大，能夠承受一定的彎矩和剪力，按剛性桁架設(shè)計(jì)可以顯著提高桁架整體承載能力和抗震性能，有效提高轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的可靠度。圖5為8種桁架桿件布置方案。通過對布置方案的桁架桿件內(nèi)力計(jì)算分析，桁架以軸力控制為主，彎矩、剪力為非控制因素。所以，在選擇桁架桿件布置方案時以桁架軸力作為主要參數(shù)進(jìn)行分析。表2為各布置

圖5 桁架桿件布置方案

方案桁架軸力統(tǒng)計(jì)表。對表2的軸力大小進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，上弦桿壓力差值約為5%；下弦桿拉力差值約為6%；腹桿差別較大，腹桿的壓力差值約為24%。軸力

桁架內(nèi)力統(tǒng)計(jì) （KN） 表2

注：作用于桁架的集中力的大小不影響桁架的內(nèi)力分布，所以為了便于分析，作用于桁架的集中力大小為1000KN。

絕對值的大小順序?yàn)椋荷舷覘U大于下弦桿，下弦桿大于腹桿。通過對不同桁架桿件布置形式的軸力統(tǒng)計(jì)分析，得出如下結(jié)論： ①桁架上下弦桿的軸力相對較大，是桁架控制軸力； ②桁架節(jié)間腹桿的數(shù)量對上下弦桿的軸力最大值的影響不大； ③桁架節(jié)間腹桿的數(shù)量影響腹桿軸力的大小和分布，桁架腹桿的軸力相對于弦桿較小，不是控制軸力，節(jié)間腹桿的數(shù)量沒有必要布置太多，滿足桁架基本體系的要求即可； ④下承式桁架的抗震性能比上承式桁架要優(yōu)越，下承式桁架支座處以軸向壓力為主，傳力直接，容易設(shè)計(jì)成塑性結(jié)構(gòu)構(gòu)件，支座處桿件的受力方式與支座處柱類似，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件以壓彎為主，起到承上啟下的作用。而上承式桁架在支座處以桿件受拉為主，不容易設(shè)計(jì)成塑性結(jié)構(gòu)構(gòu)件； ⑤對稱型節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單、結(jié)構(gòu)桿件種類少，承載能力高和抗震性能優(yōu)越。

在選擇桁架桿件布置方案時，首先要滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本條件：⑴桁架桿件內(nèi)力分布合理；⑵轉(zhuǎn)換桁架的傳力途徑簡單、直接；⑶節(jié)點(diǎn)受力合理，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造容易實(shí)現(xiàn)；⑷構(gòu)件類型少，施工方便。 通過對不同桁架桿件布置方案的內(nèi)力分析、比較，方案（7）屬于下承式桁架，桁架腹桿數(shù)量適當(dāng)，桿件規(guī)格少，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造對稱、簡單，桁架內(nèi)力分布比較合理，傳力途經(jīng)明確，桁架節(jié)點(diǎn)處都有平面梁作為桁架的平面外支撐點(diǎn)。選擇方案（7）作為轉(zhuǎn)換桁架的桿件布置方案。

4 轉(zhuǎn)換桁架的桿件材料

桁架結(jié)構(gòu)的桿件材料主要有四種：（1）鋼筋混凝土（R.C）：鋼筋混凝土是比較常用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料，具有一般的結(jié)構(gòu)材料不可替代的優(yōu)越性，但是對于本工程的轉(zhuǎn)換桁架來說，由于桁架跨度大，承托荷載重，普通鋼筋混凝土構(gòu)件很難滿足設(shè)計(jì)要求。（2）預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土（P.C）：一般在桁架下弦桿施加預(yù)應(yīng)力，可提高下弦桿在拉力較大時的抗裂性能，同時可顯著提高桁架的承載能力。在大跨度、重荷載的轉(zhuǎn)換桁架中，上、下弦桿及腹桿的軸力都比很大，一般預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件也很難滿足，即使勉強(qiáng)達(dá)到要求，截面尺寸也會很大。（3）鋼材（S，型鋼）：鋼材是比較理想的建筑結(jié)構(gòu)材料，質(zhì)地均勻，各向同性，強(qiáng)度高，重量輕，施工質(zhì)量好，在有些情況下無法用其它建筑結(jié)構(gòu)材料代替，如重工業(yè)廠房、超高層建筑、超大跨度結(jié)構(gòu)、高聳結(jié)構(gòu)等等。以H型鋼或焊接工字鋼作用轉(zhuǎn)換桁架的桿件，桿件及節(jié)點(diǎn)在工廠加工，施工現(xiàn)場拼裝，施工方便，施工進(jìn)度快。由于鋼材力學(xué)性能的不斷改善以及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工工藝的不斷更新和發(fā)展，型鋼桁架比較容易滿足轉(zhuǎn)換桁架的設(shè)計(jì)要求。而且型鋼桁架的抗震性能優(yōu)越，是比較理想的彈塑性結(jié)構(gòu)構(gòu)件。由于本工程轉(zhuǎn)換桁架的桿件內(nèi)力較大，大部分桿件（除下弦桿外）以受壓為主，這對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件來說是很不利的，在軸向壓力較大時型鋼構(gòu)件很容易失穩(wěn)（主要是局部失穩(wěn)），為了滿足鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件穩(wěn)定性的要求，有時桿件的截面尺寸和桿件板材的厚度會很大，用鋼量明顯增加，不經(jīng)濟(jì)，而且高層建筑的耐火要求較高，鋼結(jié)構(gòu)有一定的耐熱性但不防火。為了提高鋼材的耐火性能，要采取一些防火、耐火措施，其投入成本也很高。（4）型鋼混凝土（S.R.C）：型鋼混凝土是在鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件形式，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以充分發(fā)揮兩種材料的優(yōu)勢，兩種材料組合后的整體工作性能要明顯優(yōu)于二者性能的簡單疊加。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件相比，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸小，自重輕，增大有效使用空間，減小地震作用，節(jié)約模板，特別是型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有較好的延性。與鋼結(jié)構(gòu)相比，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件用鋼量少，降低造價，剛度大，穩(wěn)定性和整體性高，耐火性和耐久性優(yōu)越。理論分析和災(zāi)害實(shí)踐表明，單純的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和單純的鋼結(jié)構(gòu)的抗震能力和耐久性均低于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)。由于外包混凝土的存在，解決了鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在壓應(yīng)力作用下容易失穩(wěn)的問題；由于鋼筋混凝土抗壓性能優(yōu)越，鋼與鋼筋混凝土組合的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗壓承載力很高；由于鋼筋混凝土耐火性能好，外包鋼筋混凝土對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件起到了保護(hù)作用，解決了鋼材耐火性能差的問題，提高了鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性能。型鋼混凝土桁架承載能力高，抗震性能優(yōu)越，耐火、耐久性能好，適用于中、大跨度結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。以減輕結(jié)構(gòu)自重、提高轉(zhuǎn)換桁架的承載能力和抗震性能、改善轉(zhuǎn)換桁架的耐久性、防火性以及降低成本為出發(fā)點(diǎn)，本工程最后選用型鋼混凝土作為轉(zhuǎn)換桁架的結(jié)構(gòu)桿件材料。

鋼管（矩形）混凝土桁架結(jié)構(gòu)的承載能力、抗震性能等均高于型鋼（H、工型鋼）混凝土桁架結(jié)構(gòu)，但是鋼管混凝土桁架節(jié)點(diǎn)處相交桿件較多，同時又有斜向桿件，鋼管內(nèi)混凝土質(zhì)量（密實(shí)度）不容易達(dá)到要求，尤其是節(jié)點(diǎn)處的混凝土質(zhì)量不容易滿足要求，施工難度大?？紤]到當(dāng)?shù)厥┕り?duì)伍的施工技術(shù)能力及施工現(xiàn)場條件，沒有選用鋼管混凝土桁架結(jié)構(gòu)。當(dāng)混凝土的性能不斷改善和提高，施工技術(shù)達(dá)到一定水平時，鋼管混凝土桁架將是相對最優(yōu)的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)桿件形式。

5型鋼混凝土轉(zhuǎn)換桁架中的型鋼骨架承受轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)層結(jié)構(gòu)施工階段的荷載

本工程轉(zhuǎn)換層位于地上第五層，采用傳統(tǒng)的施工工藝，地上一～四層將采用滿堂腳手架來支持轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的施工荷載，地下室頂板承受上部腳手架傳來的轉(zhuǎn)換層施工荷載。為了承擔(dān)施工荷載，需加大地下室頂板處的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的豎向承載力。當(dāng)采用型鋼混凝土轉(zhuǎn)換桁架時，由于轉(zhuǎn)換桁架的承載能力很高，型鋼混凝土轉(zhuǎn)換桁架內(nèi)的鋼骨架具有很高的承載能力，可以承受轉(zhuǎn)換層施工階段的荷載，可將模板懸掛在鋼骨架上，省去腳手架支撐，降低地下室結(jié)構(gòu)的建造成本，加快施工速度，縮短施工周期。

6結(jié)論

（1）本工程屬于高位、大跨度轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，其承托層數(shù)與跨度在現(xiàn)有的建筑中都比較突出。轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)采用型鋼混凝土（S.R.C）桁架。轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度往往是相互關(guān)聯(lián)的，但對于結(jié)構(gòu)抗震來說又是矛盾的。為了提高豎向承載能力，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面將會比較大，從而造成轉(zhuǎn)換構(gòu)件的剛度也會明顯增大，轉(zhuǎn)換構(gòu)件的剛度增大往往又會對轉(zhuǎn)換層的抗震性能產(chǎn)生明顯的不利影響。型鋼混凝土轉(zhuǎn)換桁架的抗側(cè)剛度明顯小于實(shí)腹梁式轉(zhuǎn)換，而且其承載能力和抗震性能又明顯優(yōu)于實(shí)腹梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，有效的解決了轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)結(jié)設(shè)計(jì)中剛度和強(qiáng)度的矛盾問題。型鋼混凝土桁架適用于跨度較大、承托層數(shù)較多的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)適用、安全可靠。

（2）型鋼混凝土構(gòu)件的內(nèi)部型鋼與外包鋼筋混凝土部分形成整體，共同受力，其受力性能優(yōu)于型鋼部分和鋼筋混凝土部分的簡單疊加。充分發(fā)揮了型鋼與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)各自的特點(diǎn)。型鋼外包鋼筋混凝土，可避免型鋼過早出現(xiàn)局部屈曲或整體失穩(wěn)，并具有耐火性好、節(jié)省鋼材的優(yōu)點(diǎn)；在混凝土中增加型鋼，承載力大、抗震性能好，在增強(qiáng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力的同時，顯著減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸，降低轉(zhuǎn)換桁架的整體剛度。

（3）本工程轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)換層偏置，轉(zhuǎn)換層扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯。在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)平面中設(shè)置剛度平衡支撐，有效的解決了轉(zhuǎn)換層扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯問題。剛度平衡支撐顯著提高了轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)及整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。

（4）在轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，搜集了大量資料，從理論和工程實(shí)踐兩個方面入手，了解、分析、研究轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。根據(jù)不同形式的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和適用范圍，選擇適合本工程實(shí)際的斜腹桿桁架作為轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件；依據(jù)計(jì)算分析得到的不同桁架布置形式的內(nèi)力特征，應(yīng)用混凝土、鋼結(jié)構(gòu)、型鋼混凝土等建筑結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)特性，并與工程的實(shí)際情況相結(jié)合，選擇型鋼混凝土作為轉(zhuǎn)換桁架結(jié)構(gòu)桿件的材料。每一個工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都有其特有的自身特點(diǎn)，我們在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，必須要充分了解工程自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 然后應(yīng)用已有的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論，并參考已有的工程實(shí)際案例，選用合理的結(jié)構(gòu)方案，依據(jù)結(jié)構(gòu)本身的力學(xué)特性來選擇適用的結(jié)構(gòu)材料。

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