柱采用混凝土柱,屋面為輕型屋面體系,屋面梁采用實腹鋼梁,這類結構體系在近幾年國內的實際應用中較為常見。由于混凝土柱與鋼梁的連接處理難以達到剛接連接,因此梁柱的連接一般采用鉸接連接形式,而一般門式剛架結構邊剛架柱與梁的連接均采用剛接連接形式,由于連接形式的不同,致使這種體系單榀剛架的受力截然不同于一般的門式剛架,設計時不能簡單的把門式剛架的鋼柱替換為混凝土柱,應根據這類結構體系的特殊性有針對的進行設計。應用STS軟件,進行這類結構的設計,需要注意一下問題:
1) 建議的連接形式:混凝土柱與鋼梁采用鉸接連接,混凝土柱底采用剛接,多跨情況下的中間混凝土柱與鋼梁的連接采用鋼梁連續,混凝土柱鉸撐于鋼梁底面;
2) 這類結構已經超出門規的使用范圍,結構類型應選擇“單層鋼結構廠房”,如果為抗震地區且選擇了地震作用計算,程序會自動按照抗震規范第九章關于單層鋼結構廠房的規定進行控制;混凝土柱應按混凝土結構設計規范進行設計,滿足混凝土結構設計規范相應要求,鋼梁應滿足鋼結構設計規范相關要求,當采用工形變截面梁時,建議梁構件承載力的校核采用按門式剛架規程進行校核,以考慮軸力的影響與變截面梁的穩定計算,但局部穩定應滿足鋼結構設計規范、抗震規范的要求;撓度控制,考慮到所采用的輕型屋面體系對鋼梁撓度不是非常敏感,在有經驗的情況下可較鋼結構設計規范的撓度控制指標(L/400)適當放寬;
3) 單榀的設計時,應采用混凝土柱與鋼梁整體建模分析。鋼梁對混凝土柱的約束反力與混凝土柱本身的剛度是直接相關的,為反映真實的內力情況,應該進行整體分析,并以整體分析的結果來設計基礎、混凝土柱的配筋與鋼梁。把它們割裂開來分別進行設計,往往使設計結果帶來不安全的隱患:如果在柱與基礎設計時,沒有考慮屋面斜鋼梁對柱的推力,會導致柱配筋與基礎的設計嚴重偏小,按這種方式設計的結構在安裝過程中就有可能出現基礎被翹起、混凝土柱頂位移過大、柱身出現裂縫、鋼梁撓度過大等問題。而在分析鋼梁時,把鋼梁兩端視為固定鉸支座或建兩根很短的下端剛接柱作為支座都會夸大混凝土柱對鋼梁的約束作用,導致鋼梁軸力增大、跨中彎矩減小、撓度減小等不真實情況,這時往往會出現安裝后的鋼梁的撓度要大于計算撓度、鋼梁有可能整體屈服失穩、局部壓屈等不安全問題;
整體分析時,分析模型要與連接構造處理相對應;炷林c鋼梁的鉸接連接處理一般存在三種連接構造處理:
① 完全抗剪連接構造,這種連接構造能夠把梁端的推力以剪力的方式完全傳遞給混凝土柱;
② 完全滑移連接構造,這種連接構造容許梁端相對混凝土柱頂自由滑移,梁端的推力由于相對的滑移而釋放,作用力不傳遞給混凝土柱;
③ 介于以上二者之間的部分滑移連接構造,這種連接構造容許梁端相對混凝土柱頂有一定的滑移量,梁端的推力由于相對的滑移而部分釋放,剩余作用力以剪力的方式傳遞給混凝土柱。
在STS軟件中,可以設置以上三類混凝土柱托梁的連接形式,并可以繪制對應的施工圖處理。
注:混凝土柱上輕鋼屋蓋結構在實際工程中已較為常見,但對于此類結構的設計依據、結構體系、施工要點、應用范圍及受力性能,學術界和工程界尚無定論,國內相關標準、規范、規程也沒有明確規定。
(鋼結構招聘網)
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