門式鋼架夾層設(shè)計(jì)

1、【摘要】對(duì)帶夾層的門式鋼架廠房中夾層的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，提出了夾層布置的3種方法和夾層設(shè)計(jì)的方法以及應(yīng)注意的問題?！娟P(guān)鍵詞】門式鋼架；夾層；結(jié)構(gòu)布置【中圖分類號(hào)】TU391【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B目前鋼結(jié)構(gòu)廠房多以門式鋼架為主。根據(jù)生產(chǎn)線工藝的不同，以及甲方的要求的不斷提高，常常將生產(chǎn)線和辦公區(qū)，甚至食堂、洗浴等都集中放在一座廠房里。廠房向大型化、多功能化發(fā)展。為了充分利用廠房?jī)?nèi)凈空高度高的特點(diǎn)，夾層被廣泛使用。夾層一般都采用組合樓板，常用于辦公

2、室、設(shè)備機(jī)房、活動(dòng)區(qū)等。相對(duì)于輕鋼屋面來說，夾層一般都自重大，使用荷載大。1夾層的布置除了個(gè)別情況，如一些設(shè)備夾層為了管道好走，將夾層布置的廠房中部位置外，大多數(shù)廠房的夾層都布置在廠房的端部。有的布置在端部一角，有的布置在端部一兩個(gè)柱距。一般情況下如果甲方將夾層區(qū)布置在端部整個(gè)跨度時(shí)，我們都建議甲方將整個(gè)夾層區(qū)和主廠區(qū)中間設(shè)置抗震縫脫離出來。因?yàn)橹鲝S房的主要承重結(jié)構(gòu)為單跨或多跨實(shí)腹門式鋼架，具有輕型屋蓋，是門式鋼架體系，采用的是《門式鋼

3、架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS102:2002）。而夾層采用的是組合樓板，自重大，使用荷載大，不符合《門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的使用范圍，需要使用《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB500172003）進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣必定會(huì)造成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜化。盡管建筑都有蓋縫措施，大多數(shù)甲方仍然不希望在建筑物中設(shè)置一道縫。這就需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師們來解決這個(gè)問題了。目前對(duì)于夾層的結(jié)構(gòu)布置有3種方法。1）夾層縱橫向鋼梁與鋼柱均為剛接，夾層梁與廠房鋼柱在縱橫向也

4、剛接，如圖1。這種方法一般先進(jìn)行廠房橫向排架計(jì)算，將夾層橫向梁柱和主廠房排架梁柱一起計(jì)算。然后再建立一個(gè)夾層的縱橫向框架模型進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算。參考兩個(gè)模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行夾層的梁柱設(shè)計(jì)。這種方法相當(dāng)于把一個(gè)門式鋼架體系和一個(gè)框架體系連接在了一起。這樣做使得廠房的結(jié)構(gòu)體系不清晰。尤其是在水平荷載作用下時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)體系要求的柱頂位移為1500，而門式鋼架體系無吊車時(shí)是160或1100，有橋式吊車時(shí)是1400或1180?？蚣荏w系的整體剛度要大于門式鋼

5、架體系的整體剛度。如果夾層布置在廠房一角，或者布置不對(duì)稱，這就造成整個(gè)廠房剛度不均勻。在地震荷載作用下廠房會(huì)發(fā)生比較大的扭轉(zhuǎn)，這對(duì)結(jié)構(gòu)是不利的。在計(jì)算方法上，目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)設(shè)計(jì)院都使用的是PKPM系列軟件，還沒有簡(jiǎn)單易行的整體計(jì)算方法，對(duì)這種扭轉(zhuǎn)效應(yīng)無法準(zhǔn)確分析，因此夾層結(jié)構(gòu)要盡量避免這種布置方法。圖1夾層縱橫向鋼梁與鋼柱剛接，夾層梁與廠房鋼柱剛接2）為了避免框架體系對(duì)排架體系的影響，最徹【文章編號(hào)】10079467（2009）1100

6、4702門式鋼架夾層設(shè)計(jì)■翟煜（中機(jī)十院國(guó)際工程有限公司，北京100083）廠房柱：夾層柱：夾層梁：鋼接節(jié)點(diǎn)：鉸接節(jié)點(diǎn)：柱間支撐：ArchitecturalStructuralDesign建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)47底的解決方法就是夾層縱橫向鋼梁與鋼柱還是剛接，但夾層梁柱與廠房鋼柱在縱橫向脫開，不連接在一起，如圖2。形象一點(diǎn)講就是在主廠房?jī)?nèi)部單獨(dú)再建一個(gè)夾層，夾層和主廠房沒有任何聯(lián)系。這種房中房結(jié)構(gòu)使得兩種體系各自單獨(dú)受力。如果廠房?jī)?nèi)的夾層面積比

7、較小，并且夾層范圍內(nèi)沒有廠房柱，這種脫開的布置方法結(jié)構(gòu)體系清晰，結(jié)構(gòu)計(jì)算也比較簡(jiǎn)單。但是，如果夾層的面積比較大，夾層范圍內(nèi)存在廠房柱，這種結(jié)構(gòu)布置就有幾個(gè)問題。首先，夾層梁不能連接在廠房柱上，就只能設(shè)置雙柱，一個(gè)是夾層柱，一個(gè)是廠房柱。這樣就會(huì)減少建筑使用面積，有時(shí)還會(huì)影響到建筑布置、設(shè)備擺放等。其次，如果夾層柱不和廠房柱挨著布置，夾層的組合樓板也常常需要在廠房柱處開洞并且還要預(yù)留一定的位移縫，讓廠房柱穿過夾層并且保證廠房柱在水平力的作

8、用下不會(huì)和組合樓板碰撞。圖2夾層縱橫向鋼梁與鋼柱鋼接，夾層梁柱與廠房鋼柱脫開3）最后一種方法是夾層自身不按框架結(jié)構(gòu)布置，而是和廠房一同按橫向排架布置，如圖3。如果廠房柱的抗側(cè)移剛度足夠的話，夾層的橫向梁可以設(shè)成連續(xù)梁，夾層的柱子上下鉸接，夾層的橫向梁和廠房的柱子鉸接。如果廠房柱的抗側(cè)移剛度比較小，可以考慮將夾層的梁柱剛接，夾層的梁和廠房柱也剛接，這樣使夾層和廠房一同抵抗側(cè)向力。由于夾層也按排架布置，在縱向，夾層的梁與柱都設(shè)置成鉸接。為了

9、抵抗縱向水平力的作用，這時(shí)需要在夾層縱向設(shè)置柱間支撐。夾層自重大，使用荷載大，所以夾層的柱間支撐一般不采用圓鋼柔性支撐，而是采用型鋼剛性支撐。這種結(jié)構(gòu)布置雖然夾層和廠房連接在了一起，并且適用的規(guī)范也不一樣，但是兩者的結(jié)構(gòu)體系是統(tǒng)一的，都是排架體系，結(jié)構(gòu)受力明確，計(jì)算分析也比較方便。在具體工程設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)夾層的平面形狀、布置范圍和位置、荷載的分布、支撐的布置情況等選擇具體的結(jié)構(gòu)布置方法。2夾層的設(shè)計(jì)1）樓板設(shè)計(jì)。夾層一般采用組合

10、樓板，就是壓型鋼板（樓承板）上現(xiàn)澆混凝土。這種方法的優(yōu)勢(shì)在于施工時(shí)不需要滿堂腳手架支撐系統(tǒng)，也不需要使用混凝土模板系統(tǒng)。在樓板混凝土施工完成后，壓型鋼板也不需要拆除。因此施工速度比傳統(tǒng)樓板快。根據(jù)壓型鋼板是否和混凝土共同工作分為組合板和非組合板。需要注意的是，如果按照組合板設(shè)計(jì)，壓型鋼板不僅只作為模板使用，并且還是參與受力的，這就需要考慮壓型鋼板的防火問題。為保證在火災(zāi)的情況下，壓型鋼板不會(huì)馬上失去強(qiáng)度，常需要在壓型鋼板下噴防火涂料。夾

11、層的樓板還有一種樓層桁架次梁體系。由于次梁采用的桁架梁，并且可以采用可循環(huán)使用的底模板，所以它的綜合造價(jià)要比組合樓板低。圖3夾層和廠房均按橫向排架布置2）節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。由于夾層采用的是《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，在進(jìn)行夾層梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，如果梁柱節(jié)點(diǎn)采用的是剛接節(jié)點(diǎn)，按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》應(yīng)滿足其8.2.8條，以保證梁柱強(qiáng)連接弱構(gòu)件的原則。在實(shí)際設(shè)計(jì)中有3種方法可以達(dá)到強(qiáng)連接弱構(gòu)件的原則：梁加翼緣蓋板，局部加寬翼緣寬度，設(shè)置骨形連接。夾層的梁柱設(shè)

12、計(jì)應(yīng)注意需要用《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》復(fù)核腹板高厚比和翼緣寬厚比。【參考文獻(xiàn)】【1】CECS102:2002門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].【2】GB500172003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].【收稿日期】20090831翟煜（1977～），男，河南蘭考人，工程師，從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，（電子信箱）zhai.Yu@。廠房柱：夾層柱：夾層梁：剛接節(jié)點(diǎn)：矯接節(jié)點(diǎn)：柱間支撐：廠房柱：夾層柱：夾層梁：剛接節(jié)點(diǎn)：鉸接節(jié)點(diǎn)：柱間支撐點(diǎn)：作者簡(jiǎn)介建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)A