頂層為門式剛架的錯(cuò)層框架鋼結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)

1、頂層為門式剛架的錯(cuò)層框架鋼結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)頂層為門式剛架的錯(cuò)層框架鋼結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)隨著鋼結(jié)構(gòu)在國內(nèi)建筑行業(yè)中的應(yīng)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(jié)構(gòu)的房屋形式使用越來越多。根據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)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(dāng)多層建筑的頂層為門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，其設(shè)計(jì)、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(shè)計(jì)

2、，其下的多層鋼框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB500172003【2】執(zhí)行。它們之間的作用關(guān)系須充分考慮，故應(yīng)整體建模來進(jìn)行分析和計(jì)算。在這種結(jié)構(gòu)形式中，下層鋼框架常出現(xiàn)夾層樓面開洞和局部樓面錯(cuò)層的情況。夾層樓面有大面積開洞時(shí)，須根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB500112010）【3】（以下簡稱《抗震規(guī)范》）3.4.3條進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則特征判定，并依據(jù)其不規(guī)則特征進(jìn)行相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而錯(cuò)層結(jié)構(gòu)則較為復(fù)雜，根據(jù)文獻(xiàn)【4】，“所謂錯(cuò)

3、層，就是樓板標(biāo)高大于600mm以上，且超過梁高”，“錯(cuò)層的面積必須大于等于整個(gè)樓層面積的30%”，錯(cuò)層結(jié)構(gòu)屬于平面不規(guī)則，豎向也不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。錯(cuò)層結(jié)構(gòu)不利因素有兩方面：首先樓板相互錯(cuò)置，樓板協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)整體受力的能力被大大削弱，樓板的相對錯(cuò)位會(huì)在構(gòu)件中產(chǎn)生很大的變形內(nèi)力；其次，一些部位由于樓板錯(cuò)層形成豎向短構(gòu)件，其可能在同向受力中由于錯(cuò)層構(gòu)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(jié)構(gòu)廠房為例，進(jìn)行分析。圖1.夾層平面布置圖三、

4、結(jié)構(gòu)計(jì)算及分析運(yùn)用PKPM2010版軟件的鋼結(jié)構(gòu)框架模塊進(jìn)行三維整體建模，采用SATWE進(jìn)行模型的分析與計(jì)算。主屋面所在的標(biāo)準(zhǔn)層須根據(jù)建筑坡度設(shè)置鋼梁和其它構(gòu)件斜度。夾層樓面為框架結(jié)構(gòu)，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(shí)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(biāo)準(zhǔn)層樓板厚度應(yīng)取0（主結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不宜考慮壓型鋼板的應(yīng)力蒙皮效應(yīng)，將屋面所有節(jié)點(diǎn)視為彈性節(jié)點(diǎn)）。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(shè)計(jì)，其計(jì)算長度須相應(yīng)修改。門式剛架梁的平面外計(jì)算長度取屋面隅撐間距，一般為兩個(gè)檁距，取3米，門式剛架柱的平面外計(jì)算長度同樣可取墻面隅撐間距，若墻面檁條上未設(shè)置隅撐，則其平面外計(jì)算長度不可調(diào)整。頂層門式剛架柱的平面內(nèi)計(jì)算長度系數(shù)也須手工修改，首先應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，在PKPM2010版軟件的“鋼結(jié)構(gòu)”“門式剛架”模塊中，建立剛架的二維模型，分別進(jìn)行計(jì)算，得出的頂層門式剛架柱的計(jì)算長度