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            鋼結構空中通廊設計

            更新時間:2016-11-23 16:30:31 點擊數:1918

            鋼結構空中通廊設計

              平交通組織,受使用上的限制,一般采用現澆鋼筋混凝士方案。湖南湘雅醫院空中通廊架設于己建門診樓和急診樓之間,由于受各種條件的限制,經方案比較最后選用鋼桁架方案,成功地解決了實際問題,并取得了良好的效果。

              1工肺財湘雅醫院為國內頗具影響的大型醫院,位于湖南省長沙市北區。隨著就醫人流的不斷增加,為有效地組織交通,改善其醫療環境,該醫院擬在己建門診樓與急診樓之間架設一封閉空中通廊。通廊設計受到以下三方面的制約:消防部門不允許該通鷹下中間設支撐柱,以保證消防通道通楊,即通廊跨度為相鄰建筑的凈距18nu通廊支承在已建舊磚混房屋結構上將對原舊樓基礎產生附加荷載,因此通廊結構自重不宜過大。

              急診樓一天24h運轉,為確保醫院工作運行,不允許較長時間占用現場進行施工。

              因此,鋼結構方案成為首選方案。設計采用兩榀18m跨平行弦桁架,桁架高3m,等于廊篼,間鉅4m,等于廊寬。為適應兩己建筑二層樓面篼差,桁架斜置。通廊墻、屋面采用壓型鋼板該通廊己于1999年6280月建成投入使用,通廊外觀見2通廊結與構造該通廊結構由承受豎向荷載的兩榀斜置平行弦桁架和支承于桁架下弦節點的廊面系及支承于桁架上弦節點的廊屋面系組成。廊面及廊屋面系平面布置縱向水平支撐,作為主桁架的側向支撐,同時自身形成平面桁架承受橫向水平風荷載。廊面系由縱、橫梁及與之焊接的花紋鋼板組成,花紋鋼板上鋪塑膠地毯。橫梁間距等于主桁架節間距,縱梁支承于橫梁,與橫梁等高連接。

              2.1主桁架結構主桁架跨度18m等于己建建筑之間的凈距,橋架高3m,節間距3m,采用人字形腹桿體系。兩榀主桁架間距4m,等于廊寬。

              因此,廊面系橫梁跨度為4m,縱梁跨度為3m.由于通廊荷載較小,且主桁架跨高比為1/6.主桁架間距與跨度比為1/4.5;參照公路簡支下承式桁梁橋在滿足豎向剛度條件下主桁架經濟跨高比為(1/8―1/10),而滿足橫向剛度和整體穩定性條件下主桁架間距與跨度比一般應大于(1/17―1/20)。因此,該通廊的剛度和穩定性可以得到保證。

              主桁架按兩端簡支模型計算。廊面活載取3kN/mm2,廊屋面活載取0.5kN/mm2,通過橫梁傳至桁架下弦和上弦節點。由于桁架斜置,節點荷載將產生沿弦桿軸向的水平分及量荷載經計算表明,該縱向水平分量荷載所產生的內力較小,可忽略不計。桁架幾何尺寸及內力見根據計算結果,并考慮構造要求,上弦桿截面取2L80x50x8,下弦桿截面取2L80X8,腹桿取2L80x50x6兩種截面形式。支座節點板厚度其余節點板厚8mm.每描主桁架用2.2支撐體系為了使主桁架形成空間不變體系。且能承受橫向水平風荷載,必須在兩析架間設縱向桁架(縱向水平支撐)形成穩定的空間結構。該通廊分別在主桁架上弦和下弦平面設置了縱向水平支撐,與主桁架弦桿組成縱向水平桁架以抵抗橫向水平風荷載的作用,如所示。為減少弦桿的彎曲變形,縱向桁架兩端腹桿(支攛)采用十字交叉體系。

              上弦平面內縱向桁架端部與埋于原建筑墻、柱上的膨脹栓相連。為保證主桁架為簡支結構,膨脹栓連接構造上處理為栓僅受剪,不受拉。膨脹蠛栓的直徑和數ft根據承受橫向水平風荷載的上弦縱向水平桁架的支座反力和軸心受壓弦桿中的剪力之較大者確定。軸心受壓弦桿中的剪力按我鋼結構設計規范GB17―88中的規定確定:作用于上弦縱向桁架的橫向水平風荷載按F=計算,其中為廊高,為體形系數,研為基本風壓設計值。根據計算結果取4個直徑為12mm的膨脹螺栓。

              為了在偏載作用下增加通廊結構的抗扭剛度,應布置垂直支撐但由于使用上的限制,不允許采用十字交叉體系。若采用門架式支攛,除影響建筑上的處理,構造也較為復雜:計算上,則需按剛架圖式,且將使主桁架端腹桿和下弦桿產生附加應力,構造處理進一步復雜同時由于通廊實際荷載較小,而廊面活載在設計中有意提高到3KN/mm,加之上弦縱向桁架所承受的橫向水平荷載直接通過膨脹栓傳至己建建筑墻、柱而無需通過垂直支撐(類似于橋門架)傳于桁架下弦支座。因此,該通廊結構不設垂直支攛是可行的。

              由于未設垂直支撐,建筑構造處理簡潔,通結構傳力明確。一年多的實際證明,該方案是成功的。

              23通廊支座構造主桁架下弦支座節點與原建筑墻、柱連接通過在原建筑墻、柱側增設構造柱實現。構造柱與原建筑墻、柱連接見,構造柱通廊采用上述方案,自重輕、剛度大,使基礎處理簡單、方便,而且施工速度快、造價低3與ms結構方案魄該通廊由于采用鋼析架方案,不但解決了鋼筋方案無法克服的缺點,而且較為鮮明地體現了鋼結構以下幾方面的優勢:跨度大、剛度好。通廊跨度為18m,桁架篼3m,廊寬4m,橫向和豎向剛度均較大,滿足使用要求。由于通廊下中間不設柱,保證了消防通道的揚通。

              自重輕、基礎處理簡單。通廊總用鋼量約10t(含壓型鋼板),加上活荷載傳入靠墻構進柱的總荷栽約32t,即每個構造柱承受的荷載為8t,因此基礎處理簡單經一年多的使用兩舊樓均未產生不均勻沉降。

              施工速度快。因所有構件在工廠加工,而安裝時僅調用一臺汽車吊車,半天時間主桁架利就位,對醫院正常業務幾乎沒有產生什么影晌。

              該通若采用現澆鋼筋混凝土梁板結構方案,主梁跨度18m,主梁截面取1.2x.4m,板厚10cm,則廊面結構混凝土用量將大于25m3,鋼筋用量約3U加上廊屋面及墻面,通廊結構自重將達到100t以上。因此基礎將主要承受通廊結構自重的荷載,基礎處理難度大。同時,現場施工需支滿堂腳手架,占用現場時間長,施工速度慢。從工程造價角度比較,采用現澆鋼筋混凝土梁板結構方案預算為14.4萬元,而鋼桁架方案工程造價僅10.6萬元。因此采用鋼桁架方案在各個方面均優于現澆鋼筋混凝土結構方案。

              4結論鋼結構具有強度高、自重輕、基礎費用低,施工速度快等優點。但是,過去人們一直認為鋼結構造價篼,對鋼結構形成根深蒂固的偏見,嚴重地阻礙了鋼結構的應用和發展。我國大多數設計院對鋼筋混凝土結構的設計駕輕就熟,而對鋼結構的設計相對較為陌生,也是阻礙鋼結構的應用和發展的主要原因。本工程實踐證明鋼結構的造價也可能低于鋼筋混凝土結構,而且綜合經濟效益顯著。隨著鋼結構應用的不斷深入和發展,施工和設計隊伍對鋼結構認識水平的提高,以及配套技術發展,其造價將逐步降低,鋼結構將在我國結構工程領域占據其應有的地位。


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