淺析大跨度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

韓克雙+杜瑞剛

摘 要：伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在我國大型建筑業(yè)逐漸增多，其中大跨度建筑鋼結(jié)構(gòu)也是我國近些年來發(fā)展較為迅速的建筑類型之一。因此從這一角度出發(fā)，主要從結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中介紹了大跨度樓板隔墻均攤荷載的取值及樓板板端彎矩引起邊梁彈性扭矩的計算方法。

關(guān)鍵詞：大跨度；樓板；結(jié)構(gòu)設(shè)計

中圖分類號：TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）11-0117-01

隨著社會不斷發(fā)展，人們對于建筑功能提出越來越高的要求。在這要求的推動之下，大跨度樓板應(yīng)運而生。這一大跨度樓板，解決了許多樓面設(shè)計十分復(fù)雜，房間間隔小的問題，不需要墻的地方可以使用設(shè)梁的方式，這樣能夠保證整個結(jié)構(gòu)十分明確的船里情況，并且因為上下層建筑的布置不同給整個建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶去了極大地便利性，同時也為各住戶在自己的房間布置之中創(chuàng)造了必要的空間。經(jīng)過經(jīng)驗研究分析發(fā)現(xiàn)，大跨度板可以采取一些手段和措施來改善結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)造手段。

1 隔墻荷載的取值

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》中對于具體數(shù)值的規(guī)定，我們可以選取樓板局部作用線荷載時內(nèi)力系數(shù)值來進(jìn)行計算，我們可以得出整個隔墻荷載樓板的計算規(guī)律[1]。我們要設(shè)整個樓板短跨邊的長度為Lx，長跨邊為Ly。（1）如果隔墻荷載平行于短跨邊，并且長短跨邊的比大于1.0時，如果荷載距離支座的長度控制在（0～0.25）Ly，那就可以取放大系數(shù)0.5～10。如果整個荷載的作用維持在（0.25～0.5）Ly之內(nèi)，那么需要放大系數(shù)為1.0～4.74。（2）如果何在平行于長跨邊對于整個樓層結(jié)構(gòu)的內(nèi)力影響小，那么具體的長度在（0～0.25）Lx，荷載的放大系數(shù)為0～1.0，如何長度距離控制在（0.25～0.3）Lx，荷載放大系數(shù)為1.1，距離長度為（0.3 ～0.5）Lx時，整個荷載放大系數(shù)為1.1～2.45。

上述各種數(shù)值都是理想化的數(shù)值，并沒有考慮整個實際過程中隔墻自身對于強(qiáng)度的抵抗能力，并且整個隔墻荷載都作用在具體的樓板之上，從而使得整個樓板產(chǎn)生了向下的一種力度，并且在樓板上向四周的邊傳遞力度，這對于計算整個樓板的具體承載力十分有利。因此在實際的工程之中，具體的放大系數(shù)并不會選擇如此大的數(shù)值進(jìn)行計算。分析比較，結(jié)論如下：取荷載放大系數(shù)γ=1.2計算：對于支座內(nèi)力，手算結(jié)果折減10%仍然比按有限元計算分析結(jié)果大；對于跨中內(nèi)力，若不考慮支座調(diào)幅則手算結(jié)果略小于有限元計算，若考慮支座調(diào)幅10%則略大于有限元計算結(jié)果。

2 邊梁彈性扭矩的具體計算

2.1 樓板邊緣彎矩引起了邊梁扭矩計算

一般是將整個帶變量作為主要的計算模型，并且根據(jù)具體結(jié)果分析，我們通過計算軟件的到的變量扭矩與整個樓板的邊梁扭矩的比例為β，α是固定樓板的支撐彎矩系數(shù)。而L0是樓板的跨度，L是α對應(yīng)的梁長，那么整個梁扭矩的計算公式為M1=βαqL0L，在整個公示之中，我們需要確定β值的大小。我們可以按照有限元的理論來應(yīng)對寬敞之間的比例為0.5、0.75和1.0三個類型的豎版進(jìn)行計算，所以為了方便計算來加設(shè)橫載為1.0KN/m2，使用專門的計算軟件進(jìn)行計算得到木板頂端距離的彎矩，也就是整個木板對于邊梁的扭矩，這個值是整個邊梁具體的分布扭矩。需要在這個數(shù)值的基礎(chǔ)之上進(jìn)行疊加得到最終的梁端扭矩M1，計算這一個數(shù)值的工作量極大，我們可以根據(jù)具體的數(shù)據(jù)情況來對于整個梁的扭矩情況進(jìn)行簡化，從而確保計算過程的簡單化，我們可以將四邊都固定板的彎矩系數(shù)乘以系數(shù)β來求梁的具體扭矩。我們可以假設(shè)木板的邊梁四周都是固定的，不能發(fā)生任何位移，這樣的板在豎向的方向上出現(xiàn)位移，并且中間的位置跨度最大，一旦整個梁端的位移長度為0，我們就可以得到模板頂端的彎矩呈現(xiàn)出一種拋物線的情形展開分布，我們可以在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行拋物線的面積計算，我們可以得出整個梁端的扭距M2。

2.2 彈性假定

當(dāng)建筑處于一般風(fēng)力的或者垂直荷載的作用下時，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計常常處于彈性的工作階段，特殊的情況除外，但是這一假定與實際的工作情況存在的差異不大。當(dāng)遭遇地震或者強(qiáng)烈的臺風(fēng)天氣時，建筑產(chǎn)生的位置移動會比較大，然后才會轉(zhuǎn)入彈塑性的工作階段。在這個時候就應(yīng)當(dāng)按照彈塑性動力分析方法進(jìn)行設(shè)計，而不能按照彈性的方法對內(nèi)力和位移進(jìn)行計算，不然就不能將結(jié)構(gòu)的真實工作狀態(tài)反映出來[2]。

2.3 小變形假定

小變形假定方法是除了彈性假定之外另一種比較常用的方法，但也有學(xué)者對幾何非線性問題進(jìn)行研究。除了彈性假定，小變形假定方法也常被采用。但有不少學(xué)者對幾何非線性問題（P-Δ效應(yīng)）做了一些研究。一般情況下，當(dāng)頂點水平位移Δ與建筑物高度H的比值Δ/H>1/500時，P-Δ效應(yīng)的影響就不能被忽視了。

3 結(jié)語

總之，在新時代的發(fā)展背景下，人民日益增長的社會需求對現(xiàn)代城市道路的設(shè)計工作提出了更高的要求，同時也給設(shè)計從事者們帶來了更加嚴(yán)峻的考驗。只有不斷研究，不斷創(chuàng)新，立足于設(shè)計任務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化與多元化發(fā)展方向，才能確保我國現(xiàn)代城市高層建筑建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]姜春寶.高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題分析[J].科學(xué)中國人，2015（6Z）：247.

[2]王冰兄.大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計淺析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012（9）：53.