哈尔滨红旗装饰材料城钢结构设计.pdf

哈尔滨红旗装饰材料城钢结构设计 远方张文元周堃毅张耀春 （哈尔滨工业大学 “ ） ［提要］ 对哈尔滨红旗装饰材料城钢结构建筑的基础及上部结构的设计进行了较为系统的总结。重点介绍 了该工程桩基础的选型、 结构方案的比较、 二层刚架柱计算长度的确定及支撑、 节点构造等的设计方法以及设 计中需要注意的问题。 ［关键词］ 结构设计桩基础刚架支撑节点 * / ’ * , ’ / 1 * 9 D JH JD “JT， 上表面采用 L I 厚P D O “镀 铝 锌 合 金 彩 色 压 型 钢 板 （Q R O “S D “S K “ ） ， 下表面采用 L T 厚P D O “镀锌彩色压型钢板 （Q R O “S D “SK “ ） 。 在结构每层图所示 （; C USR） 位置设置柔性柱 间支撑， 采用双角钢D“K “J“ JI（“FH） 。在屋架上 弦设柔性的屋面支撑 （D 钢筋拉条） 。可见尽管本结 构按平面刚架设计， 但由于支撑、 组合楼面、 屋面和墙 面檩条及用自攻螺钉与其相连的压型钢板蒙皮的存 在， 能相互作用， 使该结构具有良好的空间工作性能。 二、基础的设计 建筑场地位于马家沟河右岸， 由南向北略有倾斜， 属平原陡坎前缘的马家沟河高漫滩地区。地表以下各 层土依次为 层为杂填土， 厚 L T“ L ； 层为粉 质粘土， 软， 可塑， 承载力设计值 EF O E M 1， 厚D“ O ； 层为 粉 土， 垂 直 分 布 不 均 匀， 可 塑，EF “ E M 1， 并含有细砂夹层和淤泥夹层， 天然含水量接近 液限， 工程性能较差， 厚D L “T L I ； 层为粗砂层， 中 等密实状态， 压缩模量FD E M 1， EFD H E M 1， 上部 潮湿， 下部饱和， 厚 L O““ L ； 层计算； 柱列中， 除第一 根外， 其余柱都取其最大压力的“ 2 ,;并全部叠加在 一起， 以此作为支撑所承担的剪力 ［,］。本设计参考了 澳大利亚规范中的方法， 并偏于安全地在一层设“ 道 交叉的“- ,, ’双角钢柱间支撑； 二层设*道同 样截面的双角钢柱间支撑， 且均为交叉柔性杆体系。 另外柱间支撑的布置尽量符合均匀受力的原则， 以便 更好地分担水平剪力。 0 2屋面支撑的设计 屋面支撑主要用来保证结构的整体刚度， 与柱间 支撑配合使用以形成一个空间受力体系， 来承担垂直 刚架方向的水平荷载。本设计采用 “张紧的圆钢拉 条组成的交叉系杆。 节点构造 结构在边跨梁柱、 柱脚及一层承台梁柱处采用刚 性连接， 其它节点均采用铰接。图为边柱的刚性柱 脚构造， 以四个锚栓形成的力矩来抵抗柱底弯矩； 图 为中间各柱的铰接柱脚构造， 只在工字钢柱的强轴轴 线上布置两个仅提供轴向力的锚栓； 图为边跨梁柱 刚接节点处焊接连接示意图， 在主要的受拉压部位均 采用了坡口对接焊缝； 图’给出了两种 （柱贯通和柱不 贯通） 一层承台处梁柱刚性连接形式， 梁的上下翼缘与 柱采用坡口对焊， 以传递弯矩， 梁腹板与柱采用角焊缝 连接， 以传递剪力。 图刚接柱脚 图铰接柱脚 图边跨梁柱刚性连接 图’一层承台梁柱连接 五、 设计体会 本建筑在结构形式上采用了轻型钢结构门式 刚架， 充分实现了业主提出的整体外形美观大方、 形成 大面积使用空间、 缩短结构施工周期等要求。同时尽 量节约成本， 结构用钢量仅 “ *／ 。整体工程造价 与混凝土结构大体相当， 但综合经济效益要好得多。 根据防火等级及钢材耐火极限， 本建筑中所有 钢构件均按防火规范要求喷涂防火涂料。由于钢材的 耐火极限比较低， 防火涂料的用量较大， 相应的造价不 可低估， 所以钢结构的耐火研究及高效低成本耐火涂 料的开发是亟待解决的问题。 我国现行规范对层及以上层数的轻型刚架 的结构设计还没有明确规定。其中特别需要研究的问 题包括如何确定梁柱的计算长度， 刚架平面外的支撑 设计等。 参考文献 冷弯薄壁型钢结构技术规程 （, - . // 0）1 吴惠弼1框架柱的计算长度1钢结构研究论文报告选集， 全国钢 结构标准技术委员会， 2 / 1 门式刚架轻型房屋钢结构设计规程 （3 4 3 5 “ 2 /）1 钢结构设计规范 （, - . 0/ /）1 陈绍蕃1钢结构设计原理1科学出版社， 2 2 /1 （上接第 页） 柱宽范围， 故混凝土圆柱设置的混凝土支承牛腿必须 在柱两侧。同时， 为便于传递桁架的水平力， 牛腿的标 高低于混凝土柱间的混凝土连梁上表面。 图0典型的销钉连接 图/壳桁架下端与 混凝土基础的连接 受到混凝土柱间双向连梁的连接节点构造限制， 牛腿的宽度必须控制在 “ 以内， 支座连接节点被 控制在此范围内， 致使屋盖桁架的两个上弦杆件分别 支承在柱两侧牛腿上。节点设计不仅要满足计算假 定， 也要考虑便于构件制作和施工安装， 研究确定将桁 架杆件用销钉与支座连接 （图0） ， 而支座底板用螺栓 固定于混凝土牛腿上， 从而实现不可移动铰接， 能有效 传递桁架的水平力和竖向力。 （） 装饰壳与混凝土基础的连接构造装饰壳的 构件布置见图。根据建筑效果的要求， 构件的布置 呈枝叶发射状， 壳下端构件比较集中， 支承在混凝土基 础上。桁架下端与混凝土基础的连接节点均采用销钉 连接方式， 如图/所示。 五、 结束语 钢结构工程是西安国际展览中心整个工程的主要 组成部分， 其设计难度比较大。西安国际展览中心的 钢结构设计， 在实现了建筑总体效果的前提下， 从钢结 构外观形式和内部节点处理上， 充分体现出大跨度钢 结构自身简洁、 明快的特点。该工程顺利制作安装并 成功投入使用。