淺析大跨度建筑鋼結構設計

韓克雙+杜瑞剛

摘 要：伴隨著我國經濟的快速發展，在我國大型建筑業逐漸增多，其中大跨度建筑鋼結構也是我國近些年來發展較為迅速的建筑類型之一。因此從這一角度出發，主要從結構設計過程中介紹了大跨度樓板隔墻均攤荷載的取值及樓板板端彎矩引起邊梁彈性扭矩的計算方法。

關鍵詞：大跨度；樓板；結構設計

中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）11-0117-01

隨著社會不斷發展，人們對于建筑功能提出越來越高的要求。在這要求的推動之下，大跨度樓板應運而生。這一大跨度樓板，解決了許多樓面設計十分復雜，房間間隔小的問題，不需要墻的地方可以使用設梁的方式，這樣能夠保證整個結構十分明確的船里情況，并且因為上下層建筑的布置不同給整個建筑物的結構設計帶去了極大地便利性，同時也為各住戶在自己的房間布置之中創造了必要的空間。經過經驗研究分析發現，大跨度板可以采取一些手段和措施來改善結構設計構造手段。

1 隔墻荷載的取值

根據《建筑結構靜力計算手冊》中對于具體數值的規定，我們可以選取樓板局部作用線荷載時內力系數值來進行計算，我們可以得出整個隔墻荷載樓板的計算規律[1]。我們要設整個樓板短跨邊的長度為Lx，長跨邊為Ly。（1）如果隔墻荷載平行于短跨邊，并且長短跨邊的比大于1.0時，如果荷載距離支座的長度控制在（0～0.25）Ly，那就可以取放大系數0.5～10。如果整個荷載的作用維持在（0.25～0.5）Ly之內，那么需要放大系數為1.0～4.74。（2）如果何在平行于長跨邊對于整個樓層結構的內力影響小，那么具體的長度在（0～0.25）Lx，荷載的放大系數為0～1.0，如何長度距離控制在（0.25～0.3）Lx，荷載放大系數為1.1，距離長度為（0.3 ～0.5）Lx時，整個荷載放大系數為1.1～2.45。

上述各種數值都是理想化的數值，并沒有考慮整個實際過程中隔墻自身對于強度的抵抗能力，并且整個隔墻荷載都作用在具體的樓板之上，從而使得整個樓板產生了向下的一種力度，并且在樓板上向四周的邊傳遞力度，這對于計算整個樓板的具體承載力十分有利。因此在實際的工程之中，具體的放大系數并不會選擇如此大的數值進行計算。分析比較，結論如下：取荷載放大系數γ=1.2計算：對于支座內力，手算結果折減10%仍然比按有限元計算分析結果大；對于跨中內力，若不考慮支座調幅則手算結果略小于有限元計算，若考慮支座調幅10%則略大于有限元計算結果。

2 邊梁彈性扭矩的具體計算

2.1 樓板邊緣彎矩引起了邊梁扭矩計算

一般是將整個帶變量作為主要的計算模型，并且根據具體結果分析，我們通過計算軟件的到的變量扭矩與整個樓板的邊梁扭矩的比例為β，α是固定樓板的支撐彎矩系數。而L0是樓板的跨度，L是α對應的梁長，那么整個梁扭矩的計算公式為M1=βαqL0L，在整個公示之中，我們需要確定β值的大小。我們可以按照有限元的理論來應對寬敞之間的比例為0.5、0.75和1.0三個類型的豎版進行計算，所以為了方便計算來加設橫載為1.0KN/m2，使用專門的計算軟件進行計算得到木板頂端距離的彎矩，也就是整個木板對于邊梁的扭矩，這個值是整個邊梁具體的分布扭矩。需要在這個數值的基礎之上進行疊加得到最終的梁端扭矩M1，計算這一個數值的工作量極大，我們可以根據具體的數據情況來對于整個梁的扭矩情況進行簡化，從而確保計算過程的簡單化，我們可以將四邊都固定板的彎矩系數乘以系數β來求梁的具體扭矩。我們可以假設木板的邊梁四周都是固定的，不能發生任何位移，這樣的板在豎向的方向上出現位移，并且中間的位置跨度最大，一旦整個梁端的位移長度為0，我們就可以得到模板頂端的彎矩呈現出一種拋物線的情形展開分布，我們可以在此基礎之上進行拋物線的面積計算，我們可以得出整個梁端的扭距M2。

2.2 彈性假定

當建筑處于一般風力的或者垂直荷載的作用下時，建筑結構設計常常處于彈性的工作階段，特殊的情況除外，但是這一假定與實際的工作情況存在的差異不大。當遭遇地震或者強烈的臺風天氣時，建筑產生的位置移動會比較大，然后才會轉入彈塑性的工作階段。在這個時候就應當按照彈塑性動力分析方法進行設計，而不能按照彈性的方法對內力和位移進行計算，不然就不能將結構的真實工作狀態反映出來[2]。

2.3 小變形假定

小變形假定方法是除了彈性假定之外另一種比較常用的方法，但也有學者對幾何非線性問題進行研究。除了彈性假定，小變形假定方法也常被采用。但有不少學者對幾何非線性問題（P-Δ效應）做了一些研究。一般情況下，當頂點水平位移Δ與建筑物高度H的比值Δ/H>1/500時，P-Δ效應的影響就不能被忽視了。

3 結語

總之，在新時代的發展背景下，人民日益增長的社會需求對現代城市道路的設計工作提出了更高的要求，同時也給設計從事者們帶來了更加嚴峻的考驗。只有不斷研究，不斷創新，立足于設計任務的標準化與多元化發展方向，才能確保我國現代城市高層建筑建設的可持續發展。

參考文獻

[1]姜春寶.高層建筑鋼結構設計中應注意的問題分析[J].科學中國人，2015（6Z）：247.

[2]王冰兄.大跨度房屋鋼結構設計淺析[J].科技創新導報，2012（9）：53.