[發明專利]一種調整懸挑鋼結構根部構件內力的方法

有效

• 申請號: 201210095742.8
• 申請日: 2012-04-04
• 公開（公告）號: CN102704568A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 王樹;王明珠;張國軍;黃季陽;葛家琪
• 申請（專利權）人: 中國航空規劃建設發展有限公司
• 主分類號: E04B1/34
• 分類號: E04B1/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及土木工程設計及施工領域，特別涉及一種多層懸挑鋼結構的設計與施工方法。多層懸挑鋼結構：指具備兩層以上懸挑結構層，并且懸挑結構層具有承載功能的鋼結構體系。

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背景技術

目前，城市用地越來越緊張，城市地面空間越來越擁擠。為了滿足人們地面活動，提供充足的地面空間，建筑設計越來越注重下部空間開敞，使部分建筑不落地。此時為了保證建筑選型的需求，采用懸挑鋼結構體系。多層懸挑結構一般采用懸挑桁架作為上部結構轉換，由于結構自重大且懸挑結構上部托起多層樓面，因此造成結構懸挑桁架根部應力集中，是比較危險的關鍵部位。在設計過程中，通常采用加大截面的常規設計方法（常規設計方法：不考慮結構的施工過程，采用一次性加載的設計方法），但增大截面致使關鍵構件剛度增加，分擔更多的結構作用，產生更大的應力集中，難以有效的減少關鍵構件的受力。

對具有上述特征的多層懸挑鋼結構進行設計，時如何有效的減少多層懸挑根部的構件內力，達到安全、經濟、美觀、適用的完美統一，同時具有安全可靠的施工安裝可行性是問題的關鍵。

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發明內容

本發明針對現有多層懸挑鋼結構設計施工過程中的不足，提供了一種有效適用的設計與施工相結合的方法，有效解決了多層懸挑鋼結構根部構件的應力集中問題，并在某多層懸挑鋼結構工程的設計與施工過程中得到應用與驗證。可廣泛應用于多層懸挑鋼結構設計與施工。

為解決上述問題，本發明公開了一種調整懸挑鋼結構根部構件內力的方法，該方法包括以下步驟：

（1）對工程進行結構設計，提出后裝構件。

（2）對完成的設計進行施工仿真分析，明確臨時支撐卸載量及卸載步驟。

（3）比較分析臨時支撐卸載時機與后裝構件安裝的各種可行性方案，得到最優的施工方案，明確桿件后裝時機。根據分析結果調整關鍵構件的截面。

（4）施工主體結構，安裝臨時支撐結構。

（5）根據（3）的分析結果實施卸載及后裝桿件的安裝，同時對結構卸載過程進行監測。

本發明主要應用于多層懸挑鋼結構，此類結構一般具有多個懸挑桁架，且各個懸挑桁架的跨度和剛度不盡相同，各個懸挑桁架之間具有聯系桁架或聯系轉換桁架。在豎向荷載作用下剛度大的桁架受力大，剛度小的桁架受力小，剛度大的懸挑桁架的弦桿根部受到彎矩和軸力也最大。常規設計方案是加大懸挑桁架弦桿截面，截面增加造成剛度加大，構件所承受的內力更大，難以滿足設計要求。

本發明對于懸挑鋼結構的施工應具有臨時支撐，臨時支撐是施工過程中為保證結構定位及支撐結構重量所采用的臨時結構；同時用來保證構件后裝的施工方法的安全性，同時臨時支撐分步卸載過程中即是豎向荷載作用在不同剛度懸挑桁架之間的重新分配的過程。

本發明為設計與施工相結合的方法，步驟（1）選定應力集中的懸挑桁架根部弦桿作為后裝桿件。步驟（2）采用有限元軟件對施工過程進行施工階段的仿真分析，確定臨時支撐的卸載量及卸載步驟，臨時支撐的卸載可根據實際情況進行等比或等量卸載，等比卸載即時所有臨時支撐每步按比例進行卸載，不同剛度桁架對應支撐卸載梁不同。最后臨時支撐同時退出工作；等量卸載為不考慮支撐的卸載量的不同，每步卸載一致，臨時支撐退出工作有先有后。步驟（3）列出若干可行的臨時支撐卸載步與后裝桿件安裝方案，采用有限元軟件進行對不同方案進行仿真分析，對分析結果從如下幾個方面進行對比：懸挑端部位移，關鍵構件內力減少量，非后裝桿件內力增加量，綜合考慮以上三個方面，在滿足安全、經濟、滿足相應規范及設計要求的前提下確定最優的臨時支撐卸載及后裝桿件安裝時機。根據施工仿真分析的結果對關鍵構件的構件大小進行設計調整。

步驟（4）安裝臨時支撐，施工主體結構，預留后裝桿件或預留后裝桿件焊縫間隙。

步驟（5）按照步驟（3）的分析結果進行臨時支撐的卸載及后裝桿件的安裝施焊。

步驟（6）對卸載過程中懸挑桁架的主要腹桿、弦桿，柱的應力，懸挑桁架端部的位移進行監測，記錄卸載及后裝桿件安裝過程中的所有階段的數據。

有益效果

首先對常規設計無法滿足設計要求的結構通過施工階段的調整減少關鍵構件的內力，達到了采用施工方法解決設計問題的一種方法。

通過關鍵構件的后裝，使懸挑桁架分擔的內力趨于平均，有效的減少了懸挑桁架根部關鍵構件的內力，在滿足安全的前提下可減少關鍵構件截面，增加結構的安全儲備。