關(guān)鍵詞:混凝土柱和輕鋼屋蓋的混合結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)計(jì)算 應(yīng)用研究  

　　1.概述 

　　在我國(guó),傳統(tǒng)意義上的輕鋼結(jié)構(gòu)主要是指由圓鋼、小角鋼組成的小型或小跨度屋架、剛架結(jié)構(gòu),多用于小型廠房、倉(cāng)儲(chǔ)或臨時(shí)性建筑。隨著以變截面門式剛架和彩色壓型鋼板為標(biāo)志的新型鋼結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)和應(yīng)用,輕鋼結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本性變化。而其中混凝土柱輕鋼屋蓋也是其中的一種特殊的結(jié)構(gòu)體系。一般這種情況中的輕鋼屋蓋常用與小于20米的跨度,不宜超過30米, 當(dāng)小于20米時(shí)受力和用鋼量是比較舒服的,當(dāng)超過20米時(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)件無論從大小還是變形上都有較大的變化。 

　　在設(shè)計(jì)時(shí),經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的構(gòu)件的計(jì)算簡(jiǎn)圖與現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)的不一置,輕鋼屋蓋的設(shè)計(jì)與下部的混凝土柱沒有整體考慮,從而出現(xiàn)下部混凝土柱實(shí)際受力情況與計(jì)算不符合,配筋率減小。 

　　2.設(shè)計(jì)計(jì)算中的不同模型 

　　2.1輕鋼屋蓋與下部混凝土柱的連接可以分三種: 

　　⑴剪力不釋放(兩端均為固定鉸支座) 

　�、萍袅Σ糠轴尫� (一均為滑動(dòng)鉸支座一端為固定鉸支座) 

　�、羌袅ν耆�釋放 (兩端均為滑動(dòng)鉸支座) 

　　這三種的不同的連接方式相對(duì)于設(shè)計(jì)中的計(jì)算模型也完全不同,從而使輕鋼屋蓋的截面大小和下部混凝土柱的配筋有著很大的變化。下面就同一個(gè)工程實(shí)例以不同的計(jì)算模型計(jì)算出的結(jié)果相對(duì)比較,來說明一下在不同的計(jì)算模型中混凝土柱、輕鋼屋蓋所承受的彎矩、剪力和軸力的相應(yīng)變化,基礎(chǔ)大小的比較。 

　　2.2工程概述 

　　某公司車間,軸線總長(zhǎng)72米,6米柱距,跨度20米,檐高7米,排水坡度10%。擬采用500X300的混凝土柱墻體為200厚的混凝土砌塊,上部為輕鋼屋蓋,屋面為C型鋼檁條,上下為單層彩色壓型鋼板中間加75mm厚的玻璃絲棉(容重大于16Kg/M3)保溫層 。為了節(jié)省材料和費(fèi)用,同時(shí)20米跨度在合理范圍內(nèi),輕鋼屋蓋采用焊接變截面H型鋼。 

　　2.3三種不同的計(jì)算模型的計(jì)算結(jié)構(gòu)和對(duì)比 

　�、偶袅Σ会尫�:兩端均為固定鉸支座,剪力完全不釋放,混凝土柱承受上部輕鋼屋蓋傳給混凝土柱的全部推力和軸力,不承受上部輕鋼屋蓋傳給混凝土柱的彎矩。計(jì)算簡(jiǎn)圖(圖1) 

　�、萍袅Σ糠轴尫�:一均為滑動(dòng)鉸支座一端為固定鉸支座,使剪力部分釋放,混凝土柱承受上部輕鋼屋蓋傳給混凝土柱的部分推力和全部軸力,不承受上部輕鋼屋蓋傳給混凝土柱的彎矩。計(jì)算簡(jiǎn)圖(圖1) 

　�、羌袅ν耆�釋放 :兩端均為滑動(dòng)鉸支座,使剪力完全釋放,混凝土柱不承受上部輕鋼屋蓋傳給混凝土柱的推力和彎矩,只承受上部輕鋼屋蓋傳給混凝土柱的軸力。計(jì)算簡(jiǎn)圖(圖1)。 

　　 a、輕鋼屋蓋與混凝土柱的配筋對(duì)比表(表1) 　 

　　比較結(jié)果: 

　　以剪力不釋放為基準(zhǔn),部分剪力釋放的計(jì)算結(jié)果梁應(yīng)力增大2.1%,混凝土柱配筋降低27.1%。 

　　以剪力不釋放為基準(zhǔn),剪力完全釋放的計(jì)算結(jié)果梁應(yīng)力增大3.2%,混凝土柱配筋按構(gòu)造配筋。 

　　b、輕鋼屋蓋與混凝土柱的彎矩(最大絕對(duì)值)對(duì)比表 (表2) 　 

　　比較結(jié)果: 

　　以剪力不釋放為基準(zhǔn),部分剪力釋放的計(jì)算結(jié)果梁彎矩增大2.6%,混凝土柱彎矩降低42.4%。 

　　以剪力不釋放為基準(zhǔn),剪力完全釋放的計(jì)算結(jié)果梁應(yīng)力增大4.2%,混凝土柱彎矩降低66.98%。 

　　c、輕鋼屋蓋與混凝土柱的軸力對(duì)比表 (表3)  

　　比較結(jié)果: 

　　傳到混凝土柱和基礎(chǔ)頂?shù)妮S力基本沒有什么變化。 

　　d、輕鋼屋蓋與混凝土柱的剪力對(duì)比表(表4)  

　　比較結(jié)果:以剪力不釋放為基準(zhǔn),部分剪力釋放的計(jì)算結(jié)果柱底剪力減小26.97% 。以剪力不釋放為基準(zhǔn),剪力完全釋放的計(jì)算結(jié)果柱底剪力減小36.3% 。 

　　2.4結(jié)論 

　　通過對(duì)統(tǒng)一工程的不同計(jì)算模型的計(jì)算結(jié)果的比較,可以得出:通過改變輕鋼屋蓋與下部混凝土柱的連接方式,對(duì)于輕鋼屋蓋本身的承載能力變化不是很大,但是對(duì)下部混凝土柱的彎矩、配筋等的影響變化很大。 

　　3.實(shí)際應(yīng)用時(shí)常出現(xiàn)的問題 

　　3.1沒有考慮整體計(jì)算 

　　在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)上部輕鋼屋蓋與下部混凝土柱分開計(jì)算,甚至為兩個(gè)設(shè)計(jì)單位計(jì)算,沒有整體考慮整個(gè)工程,下部混凝土柱沒有考慮輕鋼屋蓋(斜梁)產(chǎn)生的水平推力,導(dǎo)致混凝土柱、混凝土柱下基礎(chǔ)設(shè)計(jì)偏小。 

　　3.2支座處按固定鉸支座計(jì)算(剪力不完全釋放)時(shí),鋼梁的計(jì)算軸力偏大,導(dǎo)致?lián)隙绕�小�?nbsp;

　　3.3體計(jì)算時(shí),混凝土柱頂?shù)闹ё�設(shè)置不合理:設(shè)計(jì)按固定鉸支座計(jì)算,支座按滑動(dòng)鉸支座設(shè)置;多的時(shí)候是設(shè)計(jì)按滑動(dòng)鉸支座,支座按固定鉸支座設(shè)置。 　 

　　參考文獻(xiàn): 

　　[1] 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001), 

　　[2] 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50017-2003 

　　[3] 《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)建筑規(guī)程》 CECS 102:2002: 中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì), 2002