摘要：結合實例分析多層鋼筋混凝土框架結構上的輕鋼結構的的受力特點及設計方法
關鍵詞：輕鋼結構計算設計優(yōu)化
Designofthelight-steelconstructionabovethemultistoryRCframe
ABSTRACT：withanactualexample,analyzethesupportingforcefeaturesandtheappropriatedesigningmethodofthelight-steelconstructionabovethemultistoryRCframe
KEYWORDS：light-steelconstruction;calculation;high-qualitydesign
1引言
輕鋼結構由于其具有重量輕、跨度大、抗震性能好、溫差適應能力強、施工方便快捷、投入成本相對(混凝土結構或鋼網(wǎng)架)低等優(yōu)點，不僅廣泛應用于廠房結構，而且已開始大量應用于新建鋼筋混凝土框架結構房屋的屋蓋、已建鋼筋混凝土結構房屋的加層、或跨越相鄰兩建筑物的有蓋通道等。這種鋼筋混凝土框架結構與輕鋼結構通過有機結合組成的聯(lián)合框架結構(以下統(tǒng)稱為“聯(lián)合結構”)。
位于“聯(lián)合結構”頂層的輕鋼結構一般可分為：鋼柱—輕鋼結構(以下簡稱“全鋼剛架”)、鋼筋混凝土柱—輕鋼結構(以下簡稱“混鋼剛架”)兩大類。前者主要用于原鋼筋混凝土框架結構房屋的加層改造，后者主要用于新建鋼筋混凝土框架結構房屋頂層形成大空間。
聯(lián)合結構的設計分為底部框架結構及頂層輕鋼結構兩個方面。因輕型鋼屋蓋的平面整體剛度離結構整體計算要求的“平面無限剛度”假定差距大等原因，聯(lián)合結構上部的“剛架”部分往往不能作為一個整體，連同下部框架結構一起上機進行整體空間內(nèi)力分析。所以在實際工程設計中，常按“平框”模式先將上部“混鋼剛架”分離出來單獨進行計算，而后將計算所得的柱底內(nèi)力當作外加荷載反作用在下層框架相應節(jié)點處，再由電算程序進行整體計算及設計。可以看出：聯(lián)合結構的設計關鍵就是如何選擇上部“剛架”結構的計算模式問題。
2“混鋼剛架”計算模式探討
聯(lián)合結構的“平框”模式應既要方便于頂層“混鋼剛架”的計算，又要便于下層混凝土結構的整體計算；雖然取整個“平框”可以較準確地計算出上部剛架的內(nèi)力，但卻給下部結構的整體計算復雜化。用以下兩種“平框”基本模式計算聯(lián)合結構“混鋼剛架”，一般可將計算出的柱底內(nèi)力結果僅反作用于柱底框架結構節(jié)點，對其下結構進行整體計算。
“模式一”：忽略下部框架結構受力變形對上層“混鋼剛架”內(nèi)力的影響，相當于在其柱腳節(jié)點，加一剛臂及水平鏈桿，形成下端固定的單層剛架進行計算；而后將求得的柱底內(nèi)力反作用在下部與之相連的鋼混框架節(jié)點上，再利用程序進行下部結構的整體分析計算。
“模式二”：考慮“混鋼剛架”柱腳框架節(jié)點的轉動對上部“混鋼剛架”內(nèi)力的影響，即在“混鋼剛架”柱腳的相鄰節(jié)點加一剛臂及水平鏈桿，將多層“聯(lián)合結構”轉化成下端固定的有局部二層的“聯(lián)合結構”進行計算；而后將“模式一”求得的柱底內(nèi)力反作用在下部與之相連的鋼混框架節(jié)點上，再利用程序進行下部結構的整體分析計算。
顯然，“模式一”與“模式二”的主要區(qū)別是：后者將柱底不平衡彎矩在柱根節(jié)點進行了一次分配，同時忽略了下層樓面荷載對上部結構的影響。所以“模式二”的計算假定與實際比較接近。但“模式二”計算比較復雜，尤其對下端固定的“全鋼剛架”，選擇“模式二”將不能直接采用現(xiàn)有的門式剛架軟件進行計算分析。以下就通過實例來討論“模式一”與“模式二”的相對誤差以及實際應用問題。
2.1工程實例(經(jīng)簡化)：
某三層綜合樓，房屋總高14m(μz=1.14)，采用頂層為“混鋼剛架”的聯(lián)合結構，計算單元寬度6m。其“平框計算簡圖”見圖2.1a已知：柱混凝土等級C25，計算跨度L=15m，計算高度6m，按最大撓度要求選定的橫梁剛度IL=2800cm4(計算見下文)，屋面?zhèn)鱽砗愫奢d(含梁及支撐等自重)gk=1.8KN/m,活荷載pk=1.8KN/m,(q1=1.2qk+1.4pk=4.68KN/m),樓面?zhèn)鱽砗愫奢dgk=21KN/m,活荷載pk=12KN/m,(q2=1.2gk+1.4pk=42KN/m)基本風壓0.6KPa;按文[1]體形系數(shù)μs分別為0.8、-0.5，(W |
