頂層為門式剛架的錯層框架鋼結構的分析與設計

1、頂層為門式剛架的錯層框架鋼結構的分析與設計頂層為門式剛架的錯層框架鋼結構的分析與設計隨著鋼結構在國內(nèi)建筑行業(yè)中的應用越來越廣泛，一種頂層為輕型屋面的剛架，以下樓層為多層鋼框架結構的房屋形式使用越來越多。根據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》CECS102：2002（以下簡稱《門剛規(guī)程》）中1.0.2條的條文說明，“當多層建筑的頂層為門式剛架輕型房屋鋼結構時，其設計、制作和安裝可按本規(guī)程執(zhí)行”【1】，即頂層的門式剛架可按照《門剛規(guī)程》設計

2、，其下的多層鋼框架結構設計應按照《鋼結構設計規(guī)范》GB500172003【2】執(zhí)行。它們之間的作用關系須充分考慮，故應整體建模來進行分析和計算。在這種結構形式中，下層鋼框架常出現(xiàn)夾層樓面開洞和局部樓面錯層的情況。夾層樓面有大面積開洞時，須根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》（GB500112010）【3】（以下簡稱《抗震規(guī)范》）3.4.3條進行建筑結構不規(guī)則特征判定，并依據(jù)其不規(guī)則特征進行相應結構設計。而錯層結構則較為復雜，根據(jù)文獻【4】，“所謂錯

3、層，就是樓板標高大于600mm以上，且超過梁高”，“錯層的面積必須大于等于整個樓層面積的30%”，錯層結構屬于平面不規(guī)則，豎向也不規(guī)則的結構。錯層結構不利因素有兩方面：首先樓板相互錯置，樓板協(xié)調(diào)結構整體受力的能力被大大削弱，樓板的相對錯位會在構件中產(chǎn)生很大的變形內(nèi)力；其次，一些部位由于樓板錯層形成豎向短構件，其可能在同向受力中由于錯層構件剛度大，而產(chǎn)生內(nèi)力集中，不利抗震?！?】現(xiàn)以某多層鋼結構廠房為例，進行分析。圖1.夾層平面布置圖三、

4、結構計算及分析運用PKPM2010版軟件的鋼結構框架模塊進行三維整體建模，采用SATWE進行模型的分析與計算。主屋面所在的標準層須根據(jù)建筑坡度設置鋼梁和其它構件斜度。夾層樓面為框架結構，主框架梁與鋼柱雙向剛接，次梁與框架梁鉸接連接，樓面開洞須按實際情況布置“全房間洞”，并考慮樓梯的影響。屋面為壓型鋼板，故屋面標準層樓板厚度應取0（主結構設計中不宜考慮壓型鋼板的應力蒙皮效應，將屋面所有節(jié)點視為彈性節(jié)點）。在模型中將頂層門式剛架的鋼柱與鋼梁

5、分別定義為門式剛架柱和門式剛架梁后，它們將按照《門剛規(guī)程》設計，其計算長度須相應修改。門式剛架梁的平面外計算長度取屋面隅撐間距，一般為兩個檁距，取3米，門式剛架柱的平面外計算長度同樣可取墻面隅撐間距，若墻面檁條上未設置隅撐，則其平面外計算長度不可調(diào)整。頂層門式剛架柱的平面內(nèi)計算長度系數(shù)也須手工修改，首先應根據(jù)實際情況，在PKPM2010版軟件的“鋼結構”“門式剛架”模塊中，建立剛架的二維模型，分別進行計算，得出的頂層門式剛架柱的計算長度