摘要：結(jié)合實(shí)例分析多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)上的輕鋼結(jié)構(gòu)的的受力特點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法
關(guān)鍵詞：輕鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)優(yōu)化
Designofthelight-steelconstructionabovethemultistoryRCframe
ABSTRACT：withanactualexample,analyzethesupportingforcefeaturesandtheappropriatedesigningmethodofthelight-steelconstructionabovethemultistoryRCframe
KEYWORDS：light-steelconstruction;calculation;high-qualitydesign
1引言
輕鋼結(jié)構(gòu)由于其具有重量輕、跨度大、抗震性能好、溫差適應(yīng)能力強(qiáng)、施工方便快捷、投入成本相對(混凝土結(jié)構(gòu)或鋼網(wǎng)架)低等優(yōu)點(diǎn)，不僅廣泛應(yīng)用于廠房結(jié)構(gòu)，而且已開始大量應(yīng)用于新建鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋的屋蓋、已建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的加層、或跨越相鄰兩建筑物的有蓋通道等。這種鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)與輕鋼結(jié)構(gòu)通過有機(jī)結(jié)合組成的聯(lián)合框架結(jié)構(gòu)(以下統(tǒng)稱為“聯(lián)合結(jié)構(gòu)”)。
位于“聯(lián)合結(jié)構(gòu)”頂層的輕鋼結(jié)構(gòu)一般可分為：鋼柱—輕鋼結(jié)構(gòu)(以下簡稱“全鋼剛架”)、鋼筋混凝土柱—輕鋼結(jié)構(gòu)(以下簡稱“混鋼剛架”)兩大類。前者主要用于原鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋的加層改造，后者主要用于新建鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋頂層形成大空間。
聯(lián)合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分為底部框架結(jié)構(gòu)及頂層輕鋼結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面。因輕型鋼屋蓋的平面整體剛度離結(jié)構(gòu)整體計(jì)算要求的“平面無限剛度”假定差距大等原因，聯(lián)合結(jié)構(gòu)上部的“剛架”部分往往不能作為一個(gè)整體，連同下部框架結(jié)構(gòu)一起上機(jī)進(jìn)行整體空間內(nèi)力分析。所以在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，常按“平框”模式先將上部“混鋼剛架”分離出來單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算，而后將計(jì)算所得的柱底內(nèi)力當(dāng)作外加荷載反作用在下層框架相應(yīng)節(jié)點(diǎn)處，再由電算程序進(jìn)行整體計(jì)算及設(shè)計(jì)�？梢钥闯觯郝�(lián)合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵就是如何選擇上部“剛架”結(jié)構(gòu)的計(jì)算模式問題。
2“混鋼剛架”計(jì)算模式探討
聯(lián)合結(jié)構(gòu)的“平框”模式應(yīng)既要方便于頂層“混鋼剛架”的計(jì)算，又要便于下層混凝土結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算；雖然取整個(gè)“平框”可以較準(zhǔn)確地計(jì)算出上部剛架的內(nèi)力，但卻給下部結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算復(fù)雜化。用以下兩種“平框”基本模式計(jì)算聯(lián)合結(jié)構(gòu)“混鋼剛架”，一般可將計(jì)算出的柱底內(nèi)力結(jié)果僅反作用于柱底框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，對其下結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體計(jì)算。
“模式一”：忽略下部框架結(jié)構(gòu)受力變形對上層“混鋼剛架”內(nèi)力的影響，相當(dāng)于在其柱腳節(jié)點(diǎn)，加一剛臂及水平鏈桿，形成下端固定的單層剛架進(jìn)行計(jì)算；而后將求得的柱底內(nèi)力反作用在下部與之相連的鋼混框架節(jié)點(diǎn)上，再利用程序進(jìn)行下部結(jié)構(gòu)的整體分析計(jì)算。
“模式二”：考慮“混鋼剛架”柱腳框架節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動對上部“混鋼剛架”內(nèi)力的影響，即在“混鋼剛架”柱腳的相鄰節(jié)點(diǎn)加一剛臂及水平鏈桿，將多層“聯(lián)合結(jié)構(gòu)”轉(zhuǎn)化成下端固定的有局部二層的“聯(lián)合結(jié)構(gòu)”進(jìn)行計(jì)算；而后將“模式一”求得的柱底內(nèi)力反作用在下部與之相連的鋼混框架節(jié)點(diǎn)上，再利用程序進(jìn)行下部結(jié)構(gòu)的整體分析計(jì)算。
顯然，“模式一”與“模式二”的主要區(qū)別是：后者將柱底不平衡彎矩在柱根節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了一次分配，同時(shí)忽略了下層樓面荷載對上部結(jié)構(gòu)的影響。所以“模式二”的計(jì)算假定與實(shí)際比較接近。但“模式二”計(jì)算比較復(fù)雜，尤其對下端固定的“全鋼剛架”，選擇“模式二”將不能直接采用現(xiàn)有的門式剛架軟件進(jìn)行計(jì)算分析。以下就通過實(shí)例來討論“模式一”與“模式二”的相對誤差以及實(shí)際應(yīng)用問題。
2.1工程實(shí)例(經(jīng)簡化)：
某三層綜合樓，房屋總高14m(μz=1.14)，采用頂層為“混鋼剛架”的聯(lián)合結(jié)構(gòu)，計(jì)算單元寬度6m。其“平框計(jì)算簡圖”見圖2.1a已知：柱混凝土等級C25，計(jì)算跨度L=15m，計(jì)算高度6m，按最大撓度要求選定的橫梁剛度IL=2800cm4(計(jì)算見下文)，屋面?zhèn)鱽砗愫奢d(含梁及支撐等自重)gk=1.8KN/m,活荷載pk=1.8KN/m,(q1=1.2qk+1.4pk=4.68KN/m),樓面?zhèn)鱽砗愫奢dgk=21KN/m,活荷載pk=12KN/m,(q2=1.2gk+1.4pk=42KN/m)基本風(fēng)壓0.6KPa;按文[1]體形系數(shù)μs分別為0.8、-0.5，(W |
