设计中经常遇见塔楼之间设连廊的情况。根据连接体的具体情况,结构专业可能采取和主体设缝脱开、协调两侧塔楼变形的“强连接”、塔楼变形各自独立的“弱连接”等方案。本项目为多层商业,商业间采用室外连廊连接,连廊跨度为15m左右。结构采用“弱连接”方案,连廊滑动支承于主体结构上,连廊主体采用变截面H钢梁+混凝土楼板。现将结构设计相关内容总结如下。
一.结构布置方案:
参考资料:参傅学怡《实用高层建筑结构设计》17.3及《复杂超限高层建筑抗震设计指南及工程实例》P31、P266。
方案:为保证大震下连廊两侧主体结构的自由变形,采取弱连接方式(强、弱连接应根据两侧主体结构情况,连接体层数、体量等综合判断选择) ,铰支+滑动(或者两端均为滑动),结构主体仅考虑相关荷载即可。 连廊主体结构形式:变截面H型钢梁、钢桁架、钢桁架+上部框架、钢桁架+悬吊框架,楼面可采用混凝土板或花纹钢板。
最大滑移量(双向)计算:大震下两侧结构对应位置的最大位移矢量和。(其余效应导致的水平位移都不起控制作用)
位移量估算方法:(连廊位置较高、地震烈度较高等较重要情况下,应由大震弹塑性分析得到位移)
最大滑移量(两侧主体结构在地震作用下最不利最大相对变形不一定同时出现,由随机振动理论,将连廊两端节点1、2对应位移SRSS组合):
牛腿支座宽b确定原则:保证连廊正负向的自由滑动及最小支承宽度。(书中两侧滑动的情况下,,bc为连廊最小支承宽度 )
Wc较抗震缝更严,由抗规可知:抗震缝宽由弹性中震下水平位移推得。
铰支侧不考虑滑移量,但为便于安装,与主体间构造留100缝。
二.钢结构连廊主体结构设计:
1.结构方案及截面初选:
1)跨高比 L/H≤20,主梁间距(板跨)2~3m;
2)侧向支撑间距:可参钢结构规范梁整体稳定要求,L1/b1≤13;
3)板件局部稳定:翼缘宽厚比b/t≤13sqrt(235/fy),腹板高厚比≤80sqrt(235/fy)(可参16SG519说明内容,涵盖了各种板件宽厚比);
4)加劲肋:支座处设支承加劲肋,沿梁跨度设构造加劲肋:0.5h0≤间距S≤2h0,宽度bs≥h0/30+40(一般直接取翼缘宽),厚度ts≥bs/15。
5)变截面梁:端部梁高h1≥h/2,且满足抗剪。变坡≤1:2.5。转折处设加劲肋。
(注:变截面梁适用于整体稳定有保证的梁,若梁由整体稳定控制,支座截面减小,其对梁的约束显著削弱,对整体稳定非常不利,应避免该方案。)
注:钢结构连廊钢梁上为混凝土板,整体稳定可以保证,腹板高厚比满足且无较大集中荷载作用,局稳也无问题。设次梁作为主梁的侧向支撑,按支承间距确定梁翼缘宽b1,腹板设构造加劲肋等措施均为针对大跨度连廊的加强措施。
2.荷载:
恒、活、风、地震(水平、竖向)、温度
由抗规确定竖向地震作用,温度应力根据支座方案确定是否考虑。
本项目位于6度区,连廊为低位开敞走廊,端部设滑动支座,因此不考虑竖向地震、温度、风。
3.构件计算、设计:
1)强度(弯、剪),稳定(整体、局部);(详钢规受弯构件。稳定按前面截面初选内容已能保证,不用计算)
2)变形:挠度Vt、Vq。详钢规附录要求,限值按主梁控制。
挠度不足处理方法:a.起拱(一般可按恒载挠度起拱);b.考虑组合板
3)舒适度:(详后续舒适度专题总结)
实质:避免人活动引起结构共振。
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作者:上海昊璨
钢结构连廊链接:https://www.gtg-tx.com
来源:昊璨钢构