盐城第三人民医院建筑幕墙钢结构设计

１结构设计
盐城第三人民医院新区医院建筑幕墙钢结构平面 ‘整体形式为半弧形，三维模型如图１所示。结构左半 部分钢桁架下端位于门架之上，右半部分钢桁架两端 直接与钢筋混凝土结构梁连接。门架跨度１３．１ ｒｎ，由 四榀钢架组成，通过梁柱之间横梁连接成整体受力。 门柱、主梁、次梁均采用焊接矩形截面，分别为：
４０ 图３桁架结构底郡连接形式 图２桁架Ｆ端主次粱连接形式
桁架下端与门梁或者钢筋混凝土梁连接形式如 图３所示。桁架下端采用３块连接板通过钢销与底 板上的两块连接板相连，连接板外侧设置加劲肋。增 加底板的刚度和连接强度。钢销设计时应考虑桁架 长期摆动的摩擦损失及存在部分弯矩的影响，应有 足够的富余。埋件应符合文献［４］关于预埋件设计 的要求，锚固长度应按抗震要求符合文献Ｅ４３的规 定。埋件设计时因剪力不在埋件平面内，应考虑其 引起的弯矩作用。考虑幕墙工程中结构施］二的质 量、焊接情况及后埋件锚栓头影响连接位置等因素， 对于大型复杂结构，尽量避免采用后置埋件。
后主管选用蛇１９×７圆管，前后主管中心距８００
ｍｍ，
支管选用蛔９×５圆管，支管处各管轴线汇交于一点， 以免产生较大的次应力［１］。桁架前主管之间横梁为
２００ ｍｍＸｌ００ ｍｍＸ６ ｍｍＸ ６
ｍｍ冷弯方管。每榀桁
架之间设有＋３０圆钢拉杆，把横梁上的部分竖向力传 给顶部钢筋混凝土梁。钢结构材质均为Ｑ２３５一Ｂ。
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｂａｓｅｄ Ｎｏ．３ Ｐｅｏｐｌｅ’ａ
ｏｎ
ｔｈｅ
ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｔａｉｎ ｗａｌｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｎｅｗ
ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ
余红军，等：盐城第三人民医院建筑幕墙钢结构设计
盐城第三人民医院建筑幕墙钢结构设计
余红军沈筠
（苏州金螳螂建筑装饰股份有限公司，江苏苏州
２１５１０６）
摘要：以盐城第三人民医院新区医院建筑暮墙钢结构设计为例，对幕墙中钢结构设计及其连接的受力特点进行 介绍和分析，探讨幕墙中结构设计的特殊性。为工程设计应用提供有益的参考，同时针对幕墙中钢结构设计提出
主管上端通过转换管与钢筋混凝土结构梁相 连，连接形式如图４所示，考虑桁架端部应能有一定 的转动，避免给钢筋混凝土梁带来附加弯矩，转换管 插入桁架主管内不宜过长，本工程上端插入长度为
２２０
ｍｍ。考虑桁架受力后产生轴向变形、地震作用
等不利因素，为安全起见，避免桁架主管与转换管脱 开，在转换管前方设置直径较小的安全管。 边侧桁架平面外在钢筋混凝土结构楼层梁位置 通过前后两根牵７０×６圆管与结构梁相连，节点形式 如图４所示。圆管直径不宜过大，能够承受侧向轴 向力即可，平面内受力时允许其变形和转动，以免传 给混凝土结构过多弯矩。 为了减小主杆的平面外计算长度，一般应在其
钢结构２００９年第１０期第２４卷总第１２５期
万方数据
余红军，等：盐城第三人民医院建筑幕墙钢结构设计
Ｕ｝
／
拉杆上端与钢筋混凝土梁之间连接板设计成竖 向长圆孔，长圆孔大小应能适应上部结构梁竖向变 形，以免结构梁竖向变形引起的外力通过拉杆传给 钢横梁，对结构产生不利影响。拉杆在实际工程中 实测时并未达到理想的受力效果，与理想计算模型
前主 连接
［３］刘浩，武云彩，张莹．方钢管桁架次应力分析［Ｊ］．山西建筑，
２００８（１）：６６—６７．
厂 地
［４］ＧＢ ５００１０一２００２混凝土结构设计规范［ｓ］． ［５］胡晓明．隅撑作用之初探［Ｊ］．福建建筑，２００７（５）：３１—３２． ［６］余红军，袁志芳．连云港体育馆幕墙钢结构设计［Ｊ］．低温建筑
ｗｅｌｌ
ａｓ
ｐｒｏｐｏｓａｌｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ
ＷＯＲＤＳ：ｃｕｒｔａｉｎ
ｄｅｓｉｇｎ；ｊｏｉｎｔ；ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ；ｋｎｅｅ－ｂｒａｃｉｎｇ
幕墙在建筑物中外观形状各异，其支撑结构形 式及其连接变得更加复杂化。幕墙设计中支撑结构 及其连接是否可行是保证幕墙安全的关键；其设计 是否合理、可靠直接影响到幕墙的安全性能。由于 幕墙支撑钢结构多与主体混凝土结构相联系，并非 完全独立的结构，其设计应考虑主体结构及幕墙影 响等多种因素，有别于独立的普通钢结构房屋设计。 本文结合盐城第三人民医院新区医院建筑幕墙 钢结构的设计，针对幕墙中钢结构设计及其节点连 接进行了介绍与分析。
３９
万方数据
工程设计
后主管的竖向分力在支座处会引起很大的反力，因 此桁架结构两端在支座连接处应有一端释放竖向约 束。如果桁架下端约束释放，并悬挂在上端钢筋混 凝土结构梁上，桁架轴向受拉，对其本身及下部门架 都是有利的，但上部钢筋混凝土结构梁及埋件长期 处于受拉状态，对整个结构而言不利。本工程采用 释放上端竖向约束的下承式节点，竖向压力由下端 节点承受。 本工程设计参数为：基本风压珊一０．４５‘ｋＮ／ｍ２， 风压高度变化系数岸：、风载体型系数肛。按ＧＢ ５０００９—２００１＜＜建筑结构荷载规范》取值。由于钢桁架 为铰接于主体混凝土结构上的构件，其本身并未与 主体结构形成整体结构体系共同承受外力，设计时 将钢筋混凝土主体结构作为桁架的不动支撑点，故 这里按围护结构取阵风系数忍：。地面粗糙度类别 为Ｂ类，场地类别Ⅲ类，抗震设防烈度７度，设计分 组第一组。恒荷载为钢架、玻璃及其连接件等自重， 钢架自重由计算程序自动生成，应考虑横梁上恒荷 载偏心引起的桁架弯矩。门架上活荷载取施工活荷 载和雪荷载的较大值，按ＧＢ ５０００９—２００１门架上方属 于高低屋面情况，取雪荷载标准值Ｓｋ—Ｏ．８ ｋＮ／ｍ２。 采用同济大学的３Ｄ３Ｓ ９．０钢结构计算程序，建 立钢结构的整体空间受力模型，结构在最不利内力 组合作用下杆件最大应力比为０．６，门架处钢梁最 大竖向位移为８．１ ｍｍ，即为门架上钢桁架的竖向 位移（因桁架上端为插入式，此处钢梁竖向位移应严 格控制）。结构最大水平位移为２４．６ ｍｍ。应力和 变形均满足相应规范要求。桁架杆件截面由水平位 移控制。考虑尺寸效应的影响，杆件越长，初始偏心 对竖向力的影响越显著，加之桁架中存在的节点弯 矩［２‘３］对主杆受力不利，因此主杆截面不宜过小。 ２节点连接设计 门架结构与下部钢筋混凝土结构设计成铰接形 式，钢柱下端端面铣平与钢筋混凝土梁上的埋件顶 紧并通过焊缝连接，埋件锚筋设置于柱截面范围以 内。门梁门柱采用刚性连接，梁端部内设衬管与柱 面为剖口焊接，为增强节点刚性，梁柱之间设置加劲 肋板。桁架柱下端连接处主次梁连接节点如图２所 示。次梁梁端内置衬管与主梁侧面为剖口焊接，为 增强节点部位刚性和保证上部力向下部纵横梁均匀 传递，在主次梁之间设置加腋梁及异形肋板。２５ ｍｍ厚桁架底板置于主次梁连接平面之上，周边与 相应结构焊接。
Ｘ
１６ ｍｉＴｔ、４００
ｍｍ×３００ ｍｍ×
ｍｍ。桁架最大展开间距４．４ ＩＴｌ，最大长
度１７．１ ＩＴｌ。根据建筑效果及结构受力要求并考虑截 面初始偏心影响，钢桁架前主管选用４２１９×８圆管，
Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．２００９（１０），Ｖ０１．２４。Ｎｏ．１２５
收稿日期：２００９—０５—１８
一些建议。
关键词：幕墙；钢桁架；结构设计；节点；连接；隅撑
ＳＴＥＥＬ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＤＥＳＩＧＮ ＯＦ ＴＨＥ ＣＵＲＴＡＩＮ ＷＡＬＬ ＦｏＲ ＹＡＮＣＨＥＮＧ ＮＯ．３ ＰＥｏＰＬＥ’Ｓ ＨｏＳＰＩＴＡＬ ＢＵＩＬＤＩＮＧ
Ｙｕ
Ｈｏｎｇｊｕｎ
Ｓｈｅｎ Ｙｕｎ
（Ｇｏｌｄ Ｍａｎｔｉｓ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｄｅｃｏｒａｔｉｏｎ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｓｕｚｈｏｕ ２１５１０６，Ｃｈｉｎａ）
ａｓ
ｂｅｅｎ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｓｏｍｅ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｔａｉｎ ｗａｌｌ ＫＥＹ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ． ｗａｌｌ；ｓｔｅｅｌ
ｔｒｕｓｓ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
墅嘭
后主管／ ｝
－／一
转
４
。”
７
．ｊ
前：
ｚ－－
受力相差很大，且拉杆连接件穿过横梁，对横梁跨中 弯矩最大处也有一定的削弱，设计时应综合考虑拉杆 的作用，不能按设计模型中拉杆完全发挥效果考虑。 因现场施工焊接质量及拼接后杆件沿轴向偏差 不好保证等因素，对于重要构件应避免现场拼接。 当粱柱过长需要进行拼接时，拼接位置一般选在弯 矩相对较小处，前后管拼接位置应错开１ ＩＴＩ。桁架 主杆拼接可以在拼接位置采用内加衬管阻挡焊剂， 主杆用对接焊缝连接。大型钢柱应按ＪＧＪ
技术，２００９（２）：６３—６４．
［７］余红军．幕墙中结构设计常见问题探讨［Ｊ］．门窗幕墙信息，
２００８（１）：１４一１８．
［８］彭斌．大型展览场馆主体结构与玻璃幕墙相互作用的仿真分析 ［Ｊ］．钢结构。２００８，２３（１Ｉ）：５—９．
４１
求设计拼接。
３结论和建议 １）不能忽略横梁及其上玻璃和遮阳百叶等偏心 荷载引起的弯矩作用。 ２）幕墙钢结构应与主体钢筋混凝土结构铰接， 尽量与顶部结构竖向脱开，不承担顶部结构竖向变 形引起的外力。为避免传给混凝土结构更大的力， 桁架结构一端应该释放竖向约束。 ３）实际工程中拉杆的受力与理想计算模型的受 力相差很大，实测拉杆达不到理想的计算效果，应综 合考虑拉杆作用。 ４）设计时应注意桁架主杆计算长度，主杆计算 长度不满足时可以设置受力和外观兼具的隅撑。
参考文献
［１］ 壬燕，赵长伟．冷弯薄壁型钢桁架次应力影响研究［Ｊ］．工业建
筑，２００８。３８（４）：９５—９７．
［２］陈国栋，蔡健．节点弯矩在矩形钢管桁架中的影响分析［Ｊ］．科
Ｉ刃＆
图５桁架结构前后隅撑形式
Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．２００９（１０），Ｖ０１．２４，Ｎｏ．１２５