伸臂桁架、腰桁架,超高层钢结构设计要点
超高层建筑钢结构伸臂桁架施工技术分析与施工质量控制
为 了加强结构 的侧 向刚度 , 提高其抗震性 能Байду номын сангаас 超高层建筑都会沿 竖向 高度设置几道水平加强层 , 钢桁架加强层便是代表 。 为了使提高施工水平,
也 可 以进 行 全 面地 控 制 。
2 . 2混凝土核心简 内部的伸臂桁架上弦和下弦都需要进行预埋。在对
4 . 3 现场采用动臂塔 吊吊 装伸 臂桁架下弦杆, 下弦杆就位 校正后, 安装 连接板, 校核、 校 正后安装高强螺栓, 用扭矩扳手初拧。 4 . 4吊装伸臂桁架上弦杆, 安装就位后 , 安装连接板 , 校核 、 校 正后安装 高强 螺 栓 , 用 扭矩 扳 手初 拧 。
4伸 臂桁 架现 场 安 装 质 量 控 制
在实际 的施 工中,施工人员需要对伸臂桁 架结构形式进行全面地优 化, 同时对施工经验 以及应用的技术进行全 面地 分析, 使得伸臂桁架 结构 在安装的过程中更加 简化和合理 。具体来说主要表现在 以下几个方面 : 2 . 1 在原设计 中, 伸臂桁架主要采用 的是高强螺栓连接 的形式 。 核心筒 剪力墙的施工主要 是以钢结构的施工形式为主, 在施工的过 程中需要进 行 科学地预埋 。 另外, 在考虑剪力墙本身刚度的过程中, 预埋 的混凝土达到了
4 . 5吊装伸臂桁架腹杆, 安装就位后 , 安装连接板, 校核 、 校 正后安高强 螺栓, 用扭矩扳手初拧 。 4 . 6检 查校正伸臂桁架, 检查高强螺栓初拧情况。 4 . 7 伸 臂桁架连接高强螺栓 待主体结构封项后终拧, 用扭矩扳检查 。
超高层建筑钢结构伸臂桁架的施工技术浅析
超高层建筑钢结构伸臂桁架的施工技术浅析发表时间:2019-07-30T10:17:52.357Z 来源:《防护工程》2019年8期作者:李杰王文胜曹天祥[导读] 随着城市化进程的快速发展,城市用地资源日渐紧张,建筑工程高度逐渐提升。
高层建筑工程对于结构安全性的要求比较高。
北京市机械施工有限公司北京 100045 摘要:近年来,我国建筑工程结构愈加复杂化,趋向于高层及超高层方向发展。
结合超高层建筑的具体构建进行分析,除了钢混结构的应用,钢结构的有效施工处理同样也是比较关键的方式,钢结构的施工构建对于具体施工技术的要求相对比较高。
伸臂桁架施工技术作为当前我国超高层建筑钢结构施工中比较关键的一类技术手段,应该在具体操作中予以严格把关,关注各个具体施工细节和关键要点,优化超高层建筑钢结构整体构建效果。
关键词:超高层建筑;钢结构伸臂桁架;施工技术引言随着城市化进程的快速发展,城市用地资源日渐紧张,建筑工程高度逐渐提升。
高层建筑工程对于结构安全性的要求比较高。
钢结构伸臂桁架施工便捷、机械化程度较高,已经逐渐得到推广和应用。
因此,对高层建筑工程钢结构伸臂桁架施工技术的应用方式进行详细探究具有十分重要的现实意义。
1钢结构伸臂桁架施工技术的应用优势伸臂结构的刚度相对较大,主要在外柱与内筒的连接施工当中运用,在超高层建筑项目工程施工当中,应当按照建筑高度从一层到多层展开伸臂构件的安置施工,在超高层建筑工程项目施工当中应用伸臂结构,可以使外框架柱的轴力获得相对较大的提高,而且还能在最大程度上保证侧移位置减小,这也是在超高层建筑项目中常用的钢结构办法。
在建筑工程项目中,使用钢结构伸臂桁架的时候,主要是以钢材为建筑材料。
而在施工真正开展的时候,经过对型钢及钢板等工程材料的运用,可以制成钢桁架、钢梁及钢柱等结构,与此同时,针对各结构件而言,能够使用铆钉、焊接或螺栓等展开连接。
其中,伸臂桁架分段示意图如图1所示。
图1 伸臂桁架分段示意图1.1保障超高层建筑的稳定性与安全性超高层建筑较之其他建筑对技术的要求要高很多,其不仅要有高标准的质量要求,更要有抵御其他力作用的高性能。
超高层劲性结构伸臂桁架层施工工法
超高层劲性结构伸臂桁架层施工工法超高层建筑作为现代城市的新地标,给城市的发展带来了重大的推动力。
而在超高层建筑的施工中,层施工工法起到了至关重要的作用。
本文将针对超高层劲性结构伸臂桁架层施工工法进行详细的描述。
超高层建筑的施工不仅需要考虑到结构的强度和稳定性,还需要考虑到施工过程中的安全性、效率以及对周围环境的影响。
而劲性结构伸臂桁架层施工工法,正是为了满足这些要求而提出的。
首先,该工法主要包括以下几个步骤:1. 桁架搭设:在超高层建筑主体结构施工完成后,通过搭设伸臂桁架的方式,将楼板向外延伸,形成伸臂楼板。
桁架的搭设需要考虑到结构的承载能力和稳定性,同时也需要考虑到整体施工的效率。
2. 架设滑移模板:在桁架搭设完成后,需要架设滑移模板。
滑移模板的设施有助于提高施工的效率和安全性。
在滑移模板上,施工人员可以轻松操作,并将混凝土浇筑到指定位置。
3. 混凝土浇筑:一旦滑移模板架设完成,可以进行混凝土的浇筑。
在浇筑过程中,需要注意混凝土的均匀性和充实性。
同时,也需要确保浇筑速度的控制,以避免出现不同部位的温度差异,从而影响整体结构的强度和稳定性。
4. 后续工序:混凝土浇筑完成后,需要进行后续的工序,包括养护、拆模和清理等。
这些工序的顺利进行将为后续的施工打下坚实的基础。
在超高层劲性结构伸臂桁架层施工工法中,需要特别强调以下几点:1. 安全性优先:超高层建筑的施工具有特殊性,施工过程中需要高度重视安全问题。
在搭设伸臂桁架和架设滑移模板时,需要对工人进行培训,确保其掌握相关的操作技能和安全意识。
同时,也需要增加施工现场的安全设施,如护栏、安全网等,以确保工人的安全。
2. 施工效率:由于超高层施工的时间和成本压力较大,因此在施工工法的选择上,需要考虑到施工效率。
超高层劲性结构伸臂桁架层施工工法的优点在于其搭设简单、操作便捷,有助于提高施工的效率。
3. 质量控制:超高层建筑的结构质量直接关系到其安全性和使用寿命。
超高层建筑钢结构伸臂桁架施工技术
超高层建筑钢结构伸臂桁架施工技术发布时间:2021-02-19T09:38:54.313Z 来源:《基层建设》2020年第27期作者:路正洲[导读] 摘要:作为一种新颖的施工技术,钢结构伸臂桁架的出现,给超高层建筑带来了巨大的便利。
身份证号码:32082619830617XXXX摘要:作为一种新颖的施工技术,钢结构伸臂桁架的出现,给超高层建筑带来了巨大的便利。
为了保证这种技术的良好应用,本文结合这种技术的基本内涵,对伸臂桁架的应用价值进行了分析,并在此基础上探讨了这种技术良好应用的措施。
关键词:超高层建筑;钢结构;伸臂桁架;施工技术近年来,随着城市化建设发展,城市建筑也逐渐的向高层方向发展。
这虽然在一定层度上缓解了城市用地紧张,但也给建筑施工增加了难度。
为了降低这方面难度,很多建筑企业在工程建设时都应用了钢结构伸臂桁架技术。
但在实际中,由于一些客观条件限制,使得这种技术在应用过程中,并没有发挥出相应的应用价值。
因此,对这方面作进一步的探究就显得很有必要。
一、钢结构伸臂桁架施工技术概述跟其他结构相比,伸臂结构具有较大的刚度,经常出现在内筒和外柱连接施工中。
在面对一些楼层高度较高的建筑,施工人员需要根据楼层的高度来进行伸臂结构的布置。
通过这种结构布置,可以有效提高建筑外框架柱的轴力,同时也能够有效避免侧移的情况出现。
钢结构伸臂桁架在材料使用上是以钢材为主,通过各种型钢、钢板的使用,可以制作成各种结构件。
对于这些构件的连接,一般是使用焊接或者螺栓的连接方式。
[1]二、钢结构伸臂桁架应用价值(一)提高建筑抗压性在对高楼层建筑进行建设时,应用钢结构伸臂桁架技术,可以很好提升建筑的抗压性。
因为在进行这种结构施工时,都是采用钢连接的方式,通过不同的组合形式来形成相应的钢结构。
这种钢结构不仅能够充分发挥钢材本身的优势,同时本身也具有较大的变形能力,可以承受较大的动力荷载。
所以,在一些楼层高度较高的建筑应用这种技术,可以提高建筑结构的抗压能力。
钢筋混凝土伸臂梁设计的核心要点
钢筋混凝土伸臂梁设计的核心要点钢筋混凝土伸臂梁是一种常用的结构形式,用于承载横向荷载并进行悬挑支撑。
在设计钢筋混凝土伸臂梁时,需要注意一些核心要点。
本文将详细探讨这些要点,帮助读者更好地理解并运用于实际工程设计中。
一、确定设计荷载钢筋混凝土伸臂梁的设计荷载是设计过程中的重要考虑因素之一。
在确定设计荷载时,需要考虑作用在梁上的恒载、可变活载和地震作用等。
这需要根据具体的工程情况和设计要求进行合理的假设和计算,确保梁结构的安全可靠。
二、选择合适的材料在钢筋混凝土伸臂梁设计中,必须选择合适的材料以满足强度和耐久性要求。
首先,要选择符合规范要求的混凝土材料,包括强度等级、骨料种类和配合比等。
同时,钢筋的选择也十分重要,需要考虑其强度、附着力和防腐性能等因素。
三、确定梁的几何形状伸臂梁的几何形状对梁的强度和刚度有着重要影响。
设计时需要确定梁的有效高度、宽度和悬挑长度等参数。
这些参数的选择应根据设计要求、结构的力学特性和施工限制等进行合理调整,确保梁结构的性能满足要求。
四、设计纵向和横向钢筋在混凝土伸臂梁的设计中,纵向和横向钢筋是保证梁的强度和刚度的重要构造要素。
纵向钢筋主要用于抵抗弯矩和剪力,而横向钢筋则用于抵抗剪力和提高梁的承载能力。
设计时要合理确定钢筋的截面积、布置形式和间距等,以满足梁在工作状态下的受力性能要求。
五、施工注意事项在进行钢筋混凝土伸臂梁设计时,也要充分考虑施工过程中的实际情况。
在设计时要留出足够的配筋空间,方便施工人员操作和混凝土的浇筑。
此外,还需要考虑混凝土的拌合比和浇筑方式等因素,以确保梁结构的施工质量和稳定性。
六、考虑变形和挠度控制钢筋混凝土伸臂梁在使用过程中会受到荷载的作用,从而引起变形和挠度。
设计时需要充分考虑这些变形和挠度的影响,采取相应的措施进行控制。
可以通过合理设置伸臂梁的预应力或预压力,增加梁的刚度,或通过设置挠度控制装置来降低挠度。
综上所述,钢筋混凝土伸臂梁设计的核心要点包括确定设计荷载、选择合适的材料、确定梁的几何形状、设计纵向和横向钢筋、施工注意事项以及考虑变形和挠度控制。
超高层建筑环带桁架与伸臂桁架的施工方法
超高层建筑环带桁架与伸臂桁架的施工方法摘要:由于中国国民经济的高速发展,使得城市城镇化步伐加速,也使得城市用地的资源日益减少,从而导致城市工程建设高度也不得不相应提高。
超高层建筑对结构稳定性的要求也相对较高,但在中国超高层工程建设中,结构钢桁架的施工技术先进便携程度较高,且机械化水平也较高,已逐渐得到广泛使用和普及。
关键字:超高层结构;钢结构桁架;建筑工程材料1施工技术1.1木模灵活散拼由于桁架层的巨梁节点和标准层节点之间相距甚远,导致了标准层的铝合金木材模块无法进行应用,树木模块的灵活散拼方式克服了标准铝合金模块无法调节的缺点,可以应用于标准铝合金模块所无法使用到的不同地方,尤其是在一些不规则的地方。
针对桁架楼层来说,由于桁架楼层通常跨越了二层高度,因此桁架层桁架梁的结构主体在桁架上弦楼层与下弦楼层,而中间楼面结构设计通常与基础楼面设计差别不大,因此在桁架上、下弦节点区域内使用了木制,而中间部位则使用了铝合金楼板,不但没有增加巨大铝合金模板,而且也节约了大批的木制模版,省钱了木料,也减少了施工成本。
1.2节点木模的加固受到内置钢柱的作用,应先完成钢构件深化安装,对于巨型梁的钢骨架,应根据设置的拉螺栓位置预留拉蜗杆孔,以便于安装时拉蜗杆顺利通过。
同时,由于钢骨架不能留有过大的孔洞,对钢骨架造成强烈的损伤,因此应将螺钉位置的柱箍筋焊接到柱钢骨架上。
同时,螺钉应钩住固化的箍筋以加强木模板,这不仅可以大大减少钢骨架的钻孔量,还可以减少拉杆的消耗。
1.3铝合金模板本建筑巨梁断面变形问题较多,其外框梁柱体直径从2500mm逐渐渐变至1000mm,一次变200-350mm,但充分考虑到基准层断面变形问题,布板上可通过抽掉对应的模版,并增加适当长度的模版,即可满足基准断面宽度的尺寸。
铝合金模具强度大,成型效果好,质量稳定易于管理,模具周转快而且次数高,使用轻松快速,效率高。
1.4无螺杆加固体系经过分析研究后,将四片小刚架与巨梁角部二十二个对拉结,在小刚架中部与铝模板活口焊接,并解除了蜗杆的对拉,四片小刚架利用自身重量,均衡了四个角度的高低正逆荷载,使加固结构不仅可灵活设置,安全方便,而且稳定可靠,可减少大量对拉蜗杆与对拉蜗杆之间的作业,有效节省了钢材,并提高了桁架梁结构层施工进度。
超高层建筑钢结构伸臂桁架的施工技术研究
超高层建筑钢结构伸臂桁架的施工技术研究摘要:随着城市化进程的快速发展,城市用地资源日渐紧张,建筑工程高度逐渐提升。
高层建筑工程对于结构安全性的要求比较高。
钢结构伸臂桁架施工便捷、机械化程度较高,已经逐渐得到推广和应用。
因此,对高层建筑工程钢结构伸臂桁架施工技术的应用方式进行详细探究具有十分重要的现实意义。
关键词:超高层建筑;钢结构;伸臂桁架;施工技术引言在当前建筑行业发展中,超高层建筑越来越常见,结合这些超高层建筑的具体构建进行分析,基本结构的施工处理是关键要点,除了钢混结构的应用,钢结构的有效施工处理同样也是比较关键的方式,钢结构的施工构建对于具体施工技术的要求相对比较高。
伸臂桁架施工技术作为当前我国超高层建筑钢结构施工中比较关键的一类技术手段,应该在具体操作中予以严格把关,关注各个具体施工细节和关键要点,优化超高层建筑钢结构整体构建效果。
1钢结构伸臂桁架施工技术概述伸臂是指刚度很大的、连接内筒和外柱的实腹梁或桁架,通常是沿高度选择一至几层布置伸臂构件,主要应用在高层建筑的钢结构中,更是为了使得外框架柱的轴力大大增加,从而使得外框架的抗倾覆力矩得以增大,并且使得结构的抗侧刚度增大,减小侧移所设置的,其是钢结构的重要组成形式。
钢结构伸臂桁架施工技术,通过字面上的意思就可以看出,其主要的材料是钢材,在结构当中主要是由钢板、型钢等制成的钢柱、钢梁以及钢桁架等一系列构件所组成,在各个构件或者是部件之间大多数时候都采用的是螺栓、焊缝以及铆钉进行连接的方式。
在钢结构伸臂桁架施工技术当中,改变了以往钢结构施工技术中不稳固的质量问题,承担各类荷载引起的内力,并能有效控制结构的水平力,减少由于各种力影响的变形现象,不仅提高了超高层建筑的坚固性能与安全防护能力,还实现了生态环境保护的绿色理念,在一定程度上使得建筑工程的工期得以缩短,其中的施工材料还能够将其进行回收再次利用,使得资源的浪费情况大大降低,从而提高了企业的经济效益,对于促进建筑行业的可持续发展奠定了良好的基础。
超高层建筑环带桁架与伸臂桁架的施工方法
超高层建筑一般采用核心筒+框架结构,当结构抗侧力不满足设计要求时,常设置结构加强层来提高结构整体抗侧刚度。
当前高度超过300 m的超高层建筑常通过设置钢桁架加强层来满足结构抗侧力要求。
加强层一般采用环带桁架+伸臂桁架的结构形式,因其节点部位构件相贯较多、焊接不便且应力大,故常采用铸钢节点。
钢桁架加强层结构形式复杂,构件尺寸大,数量多,钢板厚,焊接量大,施工工期长,导致其附加应力控制、焊接质量控制、巨型铸钢节点安装和工期控制等成为施工的重点。
1、关键技术使用BIM技术对超高层建筑环带桁架与伸臂桁架施工进行设计优化和深化,对钢桁架分段确定小拼单元,优化节点设计、确定节点重心及吊绳布置;进行施工工况模拟,确定吊装方案和施工顺序,确定伸臂桁架终固时间;采用数字模拟预拼装与工厂预拼装技术控制构件加工质量;采用铸钢节点多点吊装技术,精确调整铸钢节点安装过程姿态,确保快速准确就位;对钢桁架焊接顺序机械施工模拟和针对性的焊接工艺评定,以利于焊接应力释放和减少焊接变形。
2、施工工艺施工工艺为:优化与深化设计→确定钢桁架安装顺序→吊装分析及吊索具选择→钢桁架预拼装→巨型铸钢节点多点吊装→钢桁架安装→钢桁架焊接施工→焊缝无损检测、验收。
对构件分段需综合考虑以下因素:(1)考虑采购钢板的尺寸,尽量减少钢板拼接;(2)考虑运输条件限制,构件不得超宽超高,托座尺寸须满足运输要求;(3)综合考虑塔式起重机起重能力,充分发挥其起重性能;(4)现场小拼单元的重量须在起重机吊装能力范围内。
伸臂桁架分段如图1~图5所示。
图1 伸臂桁架分段示意图2 核心筒伸臂桁架模型图(计算机截图)图3 核心筒与外框结构连接部位伸臂桁架模型(计算机截图)图4 环带桁架分段示意图5 环带桁架模型图(计算机截图)钢柱托座的尺寸不超2.8 m,以满足运输要求;分段后弦杆及腹杆均为常规构件,满足运输要求。
3、铸钢节点优化对铸钢节点进行优化设计时,应在满足设计要求的前提下综合考虑铸钢节点的三围尺寸和加工铸造难度、运输条件、构件重量等易造成质量安全的事项,同时兼顾安装及制作成本。
浅析超高层的伸臂桁架的施工
浅析超高层的伸臂桁架的施工引言:随着建筑业的不断发展,超高层建筑也随着社会生产的发展和人类活动的需要而发展起来。
由于超高层建筑的功能和形式的多样化以及结构体系不断发展,对建筑结构的要求也越来越高,结构越来越复杂,伸臂桁架的应用也越来越广泛。
如何把控好超高层的伸臂桁架的设计方法和技术要点,已经成为当代建筑工程设计人员和施工人员必须探讨的课题。
一、超高层的伸臂桁架的设计难点1、爬模架钢平台与桁架的关系核心筒混凝土采用外爬模架整体提升钢平台法施工,核心筒的施工较外框结构快6~10 层,因核心筒劲性桁架通过四个角柱的外牛腿与外伸臂桁架相连,核心筒角柱安装后外牛腿的伸出将影响外爬模架的向上爬升。
2、现场场地狭小,且吊机无法满足桁架整体吊装施工现场场地较狭小,在地面进行桁架的拼装将占用施工通道,影响正常施工,现场塔吊(STT553A 型)工况性能也无法满足整体拼装后整体吊装。
3、桁架安装质量要求高桁架连接节点复杂,跨度较大,且根据设计要求,核心筒与外围框架之间存在不均匀沉降,伸臂桁架靠内筒劲性钢珠一侧上下弦和腹杆的腹板高强螺栓群的部分螺栓临时固定(初拧),所有螺栓和翼缘剖口焊缝待主体结构封顶后再行固定(终拧)和施焊,安装时该节点刚度较弱,而因钢梁自重产生弯矩大,节点连接处会出现下饶曲,对桁架梁的质量有影响。
4、安全危险性大、工期紧张因塔楼结构的施工顺序为先核心筒后外框结构,核心筒的施工比外框结构安装快6 ~10 个楼层,核心筒劲性桁架安装后土建进行混凝土剪力墙浇筑,浇筑完毕带一定强度后再向上爬模施工上层核心筒混凝土结构,桁架安装时在与核心筒劲性钢柱外表面无法准确定位和临时固定,增加了安装难度和安全措施。
二、超高层的伸臂桁架的设计方法1、分离桁架连接牛腿为避免与土建核心筒爬模发生冲突,不影响核心筒施工进度,内筒四角柱上连接伸臂桁架的的牛腿分开制作,现场拼装的方法。
待桁架层内筒混凝土浇注完毕后,牛腿与桁架梁在地面拼装后一同安装,将牛腿现场焊接于内框角柱上,同时有利于桁架高空拼装的精度控制。
高层建筑钢结构的钢桁架设计与分析
高层建筑钢结构的钢桁架设计与分析钢结构作为目前主流的建筑结构体系之一,广泛应用于高层建筑的设计与建设中。
而其中一项重要的组成部分就是钢桁架。
钢桁架作为高层建筑钢结构中的主要支撑结构,具有高强度、轻质、耐久、可靠性强等优点。
本文将对高层建筑钢结构的钢桁架设计与分析进行详细讨论。
1. 钢桁架的设计原理钢桁架的设计是基于力学原理和结构力学理论进行的。
首先,设计者需要对建筑物的结构荷载进行合理分析,包括静力荷载和动力荷载等。
然后,根据设计要求和钢材强度特性,确定适当的构件尺寸和型号。
设计者还需要考虑连接方式和节点布置,以确保整个钢桁架系统具有良好的稳定性和承载能力。
2. 桁架结构的选择与设计在高层建筑钢结构中,常见的桁架结构形式包括平行弦桁架、反弦桁架和平行弦桁架。
每种结构形式都有其特定的应用场景和适用性。
设计者需要根据建筑物的空间形态、适应性要求、经济性以及地震、风荷载等因素,选择合适的桁架结构形式。
3. 钢桁架材料的选择钢桁架的材料选择直接影响到结构的性能和使用寿命。
常见的钢材包括低合金高强度钢和碳钢。
低合金高强度钢具有较高的抗拉强度和较好的韧性,适用于大跨度和超高层建筑的设计。
碳钢成本较低,适用于一般高层建筑的钢桁架设计。
设计者需要根据具体项目需求和经济性因素,选择合适的钢材。
4. 钢桁架的节点设计与连接方式钢桁架的节点设计对于整个结构的安全性和稳定性至关重要。
常见的节点连接方式包括焊接、螺栓连接和钢套筒连接等。
设计者需要根据桁架结构的力学特性和荷载传递方式,选择适当的节点连接方式。
同时,还需要注意节点的强度、刚度和耐久性等方面的设计。
5. 钢桁架的分析与优化在进行钢桁架设计时,结构的分析和优化是非常重要的步骤。
通过使用专业的结构分析软件,设计者可以对钢桁架的力学性能、挠度、刚度和稳定性等进行全面的计算和分析。
在分析的基础上,设计者可以进行合理的优化调整,以提高钢桁架的整体性能和经济性。
6. 钢桁架施工与验收钢桁架的施工过程需要严格按照设计图纸和规范要求进行。
大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析
大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析大跨度钢结构空间管桁架是一种结构形式,在桁架结构中常用于梁组成。
这种结构设计能够在大跨度的空间中提供足够的强度和刚度,同时还具有较大的自重,能够承受较大的荷载,适用于大跨度的建筑和桥梁项目。
1. 结构稳定性:大跨度的结构容易受到各种荷载的影响,因此结构的稳定性是设计的重要考虑因素之一。
采用合适的构造形式和截面形状可以提高结构的稳定性,避免出现不稳定和屈曲现象。
2. 材料选择:钢材是大跨度结构的常用材料,具有强度高、刚度好的特点,能够满足大跨度结构的要求。
在选择材料时要考虑结构的承载能力和材料的成本,选择合适的钢材能够提高结构的安全性和经济性。
3. 截面形状设计:钢管是大跨度钢结构空间管桁架中常用的材料,其截面形状对结构的强度和刚度有很大的影响。
合理选择管材的直径和壁厚,设计合理的管截面形状,可以提高结构的承载能力和刚度。
4. 连接方式设计:在大跨度钢结构空间管桁架中,连接方式对结构的稳定性和承载能力有重要影响。
常见的连接方式有焊接、螺栓连接等,需要选择合适的连接方式,并保证连接的强度和刚度。
5. 荷载分配:大跨度结构需要承受较大的荷载,因此需要合理分配荷载,保证结构各部分的受力均匀。
同时还要考虑结构在使用过程中可能遇到的动态荷载,比如风荷载、地震荷载等。
6. 疲劳设计:大跨度结构常常需要长期承受荷载,因此还需要进行疲劳设计,保证结构在使用寿命内不会发生疲劳破坏。
疲劳设计考虑结构受力特点和工况,选取合适的设计方法,并进行疲劳寿命计算。
设计大跨度钢结构空间管桁架需要考虑到结构的稳定性、材料选择、截面形状设计、连接方式设计、荷载分配和疲劳设计等因素,通过合理的设计和计算,能够确保结构的安全性和经济性。
大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析
大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析1. 结构稳定性分析:钢结构空间管桁架需要满足一定的结构稳定性要求,即在正常使用和外力作用下能保持稳定的结构形态,不发生失稳或崩塌。
在设计过程中,要进行稳定性计算,包括平面稳定、侧向稳定和纵向稳定等方面的计算。
2. 荷载分析:钢结构空间管桁架需要承受自重、活载和风荷载等多种荷载。
在设计过程中,要对这些荷载进行合理的分析和计算,考虑到不同荷载的作用方式和作用位置,以确保结构的安全性和合理性。
3. 材料选择:在设计过程中,需要选择合适的材料来制作空间管桁架。
一般情况下,钢材是最常用的材料,因为它具有优良的机械性能和抗拉强度,同时还具有较好的耐腐蚀性能。
在选择材料时,还需要考虑到结构的使用寿命和维护成本等因素。
4. 连接方式:钢结构空间管桁架的连接方式对于整个结构的稳定性和强度有着重要的影响。
在设计过程中,需要选择合适的连接方式,如焊接、螺栓连接或铆接等,以满足结构强度和刚度的要求。
5. 构件设计:在设计过程中,需要进行不同构件的尺寸设计,包括管材截面尺寸、螺栓或焊缝尺寸等。
设计时需要考虑到结构的强度、刚度和稳定性等因素,使得设计的构件能够满足结构的使用要求。
6. 验算和优化:在完成初步设计后,需要进行结构的验算和优化。
通过验算,可以验证设计的合理性和可行性,以及各个构件的强度和稳定性是否满足要求。
通过优化,可以进一步提高结构的经济性和性能。
7. 施工性考虑:在设计过程中,还需要考虑结构的施工性。
钢结构空间管桁架一般会在工厂中进行制作和预制,然后再进行现场组装。
在设计过程中需要考虑到构件的制作和运输限制,以及施工过程中的安装方式和顺序等因素。
设计大跨度钢结构空间管桁架时,需要进行稳定性分析、荷载分析、材料选择、连接方式选择、构件设计、验算与优化以及施工性考虑等方面的工作。
通过合理的设计和优化,可以保证钢结构空间管桁架的安全性、经济性和稳定性。
大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析
大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析
1. 结构稳定性:针对大跨度结构,稳定性是设计中最重要的考虑因素之一。
稳定性设计包括对整体结构的稳定性和各个构件的稳定性分析。
对于整体结构的稳定性分析,需要考虑结构的整体抗侧扭刚度和抗倾覆能力。
而对于构件的稳定性分析,需要考虑每个构件的屈曲强度和稳定性,确保在各种荷载情况下构件不会失稳。
2. 强度设计:钢结构空间管桁架需要承受大跨度的载荷,因此强度设计是非常关键的要点。
强度设计涉及到各个构件的截面尺寸和材料选型。
在设计中需要根据结构的荷载情况和使用要求确定合适的截面尺寸,同时根据构件所处的应力状态来选择合适的材料,以确保结构满足强度要求。
4. 节点设计:大跨度钢结构空间管桁架的节点设计也是关键的要点之一。
节点连接是整体结构的关键部位,直接影响结构的力传递和承载能力。
在节点设计时需要考虑节点的强度、刚度和稳定性。
常见的节点连接形式包括焊接、螺栓连接和铆接等,需要根据实际情况选择合适的连接方式,并对节点进行充分的计算和验证,确保节点设计的可靠性。
5. 防腐设计:由于大跨度钢结构空间管桁架常常用于室外环境,对防腐设计也需要进行考虑。
防腐设计主要包括对钢结构材料的选择和防腐处理的选用。
选择合适的材料和防腐处理方法可以有效延长结构的使用寿命,并减少后期的维护成本。
在进行大跨度钢结构空间管桁架设计时,需要综合考虑结构稳定性、强度设计、刚度设计、节点设计和防腐设计等要点,以确保结构的安全可靠性和经济性。
超高层建筑加强层钢结构伸臂桁架施工工法
超高层建筑加强层钢结构伸臂桁架施工工法超高层建筑加强层钢结构伸臂桁架施工工法一、前言随着城市发展和人口增长的需求,超高层建筑的需求也越来越大。
为了确保超高层建筑的结构稳定和安全性,超高层建筑的施工工法也需要不断创新和发展。
超高层建筑加强层钢结构伸臂桁架施工工法就是一种被广泛应用的施工工法。
本文将对该施工工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例进行详细介绍。
二、工法特点超高层建筑加强层钢结构伸臂桁架施工工法具有以下几个特点:1. 采用钢结构:由于超高层建筑的高度较大,传统的混凝土结构难以满足抗震和承重的要求,因此采用钢结构能够更好地满足超高层建筑的需求。
2. 加强层设计:通过在超高层建筑的某一层设置加强层,可以使整个建筑结构更加稳定,并且减小了主体结构负荷。
3. 伸臂桁架施工:采用伸臂桁架施工工法可以减少施工的时间和人力,提高效率。
4. 施工精度高:该工法通过先进的施工设备和技术,能够保持建筑施工的高精度,提高施工质量。
三、适应范围超高层建筑加强层钢结构伸臂桁架施工工法适用于高度在300米以上的超高层建筑,尤其适合在地质条件较差,地震烈度较高的地区的施工。
四、工艺原理超高层建筑加强层钢结构伸臂桁架施工工法的核心是通过加强层钢结构的设置,增加超高层建筑的稳定性。
该工法采取以下技术措施:1. 加强层钢结构的设计:根据超高层建筑的结构特点和需求,合理设置加强层的位置和型号,提高建筑的整体抗震和承重性能。
2. 伸臂桁架施工:将伸臂桁架吊装到指定的位置,并在加强层上将其固定,用于支撑和稳定建筑结构。
3. 钢结构的制作和安装:通过精确的制作和安装工艺,确保加强层钢结构的质量和稳定性。
五、施工工艺超高层建筑加强层钢结构伸臂桁架施工工法的施工工艺主要包括以下几个阶段:1. 加强层钢结构的预备工作:包括加强层的位置确定、钢结构的制作和运输等。
2.钢结构的吊装和安装:将预制的钢结构部件通过吊装设备吊装到指定位置,并进行连接和固定。
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超高层伸臂桁架和腰桁架多图详解在外框柱与核心筒之间设置伸臂桁架的主要目的是减小结构侧移,它的机理是提高水平荷载作用下的外框架柱的轴力,从而增加框架承担的倾覆力矩,同时减小了内核心筒的倾覆力矩。
它对结构形成的反弯作用可以有效的增大结构的抗侧刚度,减小结构侧移动,一般情况下也会减小外框架的剪力分担比。
对于框架核心筒结构,设置伸臂桁架后减小侧移显著,而对于筒中筒结构而言,减小侧移的效果很小。
在结构周围设置腰桁架的作用作用是使各框架柱承受的轴力均匀变化,因此也可以达到提高外框架抗倾覆力矩的能力以及减小侧移的目的,但是不如伸臂有效。
在框架核心筒结构中,视外框柱的数量和布置方式,可以设置腰桁架,也可以不设置;由于腰桁架可以减小框筒结构的剪力滞后,因而在筒中筒结构中,腰桁架可以加大结构的整体刚度并减小其侧移。
结构可以根据具体情况,仅设置一种或者同时设置以上两种构件,设置了伸臂桁架、腰桁架的楼层可统称为加强层。
设置加强层后,造成结构沿高度方向刚度不均匀,刚度突变带来内力突变,因此在加强层及上下相邻层构件的内力会出现较大的改变,设置是方向性的改变,加强层的刚度越大,内力突变的程度也越大,这种突变会产生薄弱层效应。
因此,在结构抗风设计中,采用伸臂桁架、腰桁架的效果很好,它可以采用刚度大的加强层,以形成较大的抗侧刚度。
而在抗震设计的结构中,应尽可能的减小出现薄弱层形成的不利效应,因此可以不设置加强层时,就不必设置加强层,需要设置加强层时,也不宜采用刚度过大的伸臂和腰桁架,以避免加强层范围出现过大的刚度突变。
沿高度可以布置一个楼层(一道)或多个楼层(多道)的伸臂桁架和腰桁架。
研究表明,多道伸臂桁架减小侧移的效果优于一道伸臂桁架,但是伸臂结构数量与减小侧移并不成正比,当设置四道以上的伸臂桁架时,减小侧移的效果就不再明显。
伸臂设置的位置不同,其减小侧移的效果也不相同,研究表明,当沿高度仅设置一道伸臂桁架时,可以设置在结构的2/3H处减小侧移效果最好,而要减小内筒倾覆弯矩则越靠下越好;设置两道伸臂桁架时,其中一道可设置在0.7H高度处,另一道大约设置在0.5H处。
伸臂桁架在超高层建筑中的应用3篇
伸臂桁架在超高层建筑中的应用3篇伸臂桁架在超高层建筑中的应用1伸臂桁架在超高层建筑中的应用伸臂桁架(Trussed Urite)是指在钢构建筑中,采用钢管或钢板进行连接,形成桁架的结构形式。
伸臂桁架因其结构合理、强度高、耐久性强等特点,广泛应用于建筑工程中。
随着城市化的加速发展,越来越多的超高层建筑在建设中出现。
由于超高层建筑高度巨大,面积广大,所需的结构材料和力学性能都比普通建筑更高。
而伸臂桁架因其优异的力学性能和结构特点,成为超高层建筑中广泛应用的结构形式。
伸臂桁架在超高层建筑中的应用主要体现在以下几个方面:一、建筑载荷承载超高层建筑通常有很大的重量和载荷,需要使用合适的结构材料来承受这些载荷。
伸臂桁架由于强度高,连接方式简单,因此能够轻松承受超高层建筑的重量和扭曲力,并保证建筑整体结构的稳定性。
二、人员安全保障超高层建筑中,人员的安全问题至关重要。
伸臂桁架能够确保建筑物的稳定性和结构强度,避免建筑物发生倒塌等意外事件。
此外,伸臂桁架由于结构特殊,可以应用在高空作业平台、访问人员通道、悬挂扶手、安全立柱等方面,进一步保障了人员的安全。
三、建筑外观美观伸臂桁架由于结构合理,钢管或钢板的选择也更多样化,因此能够满足超高层建筑外观的各种要求。
伸臂桁架的外观美观,并且能够根据各种设计方案进行调整,使得超高层建筑的外观更具创意和美感。
总之,伸臂桁架作为一种先进的建筑结构形式,已经在超高层建筑中发挥了不可替代的作用。
我们相信,随着科技的不断进步和建筑工程的发展,伸臂桁架在超高层建筑中的应用将越来越广泛,为城市的建设注入更加强大的能量和活力伸臂桁架在超高层建筑中的应用逐渐成为一种趋势。
其优异的力学性能和结构特点能够更好地承载建筑载荷、保障人员安全和美化建筑外观。
伴随着科技的不断进步和建筑工程的发展,伸臂桁架在超高层建筑中的应用将得到更广泛的推广和应用,为城市的建设注入更多的能量和活力伸臂桁架在超高层建筑中的应用2伸臂桁架在超高层建筑中的应用伸臂桁架是一种结构简单、施工方便、承载能力强的钢结构。
【结构设计】伸臂桁架和腰桁架知识学习
伸臂桁架和腰桁架知识学习在外框柱与核心筒之间设置伸臂桁架的主要目的是减小结构侧移,它的机理是提高水平荷载作用下的外框架柱的轴力,从而增加框架承担的倾覆力矩,同时减小了内核心筒的倾覆力矩.它对结构形成的反弯作用可以有效的增大结构的抗侧刚度,减小结构侧移动,一般情况下也会减小外框架的剪力分担比.对于框架核心筒结构,设置伸臂桁架后减小侧移显著,而对于筒中筒结构而言,减小侧移的效果很小.在结构周围设置腰桁架的作用作用是使各框架柱承受的轴力均匀变化,因此也可以达到提高外框架抗倾覆力矩的能力以及减小侧移的目的,但是不如伸臂有效.在框架核心筒结构中,视外框柱的数量和布置方式,可以设置腰桁架,也可以不设置;由于腰桁架可以减小框筒结构的剪力滞后,因而在筒中筒结构中,腰桁架可以加大结构的整体刚度并减小其侧移.结构可以根据具体情况,仅设置一种或者同时设置以上两种构件,设置了伸臂桁架、腰桁架的楼层可统称为加强层.设置加强层后,造成结构沿高度方向刚度不均匀,刚度突变带来内力突变,因此在加强层及上下相邻层构件的内力会出现较大的改变,设置是方向性的改变,加强层的刚度越大,内力突变的程度也越大,这种突变会产生薄弱层效应.因此,在结构抗风设计中,采用伸臂桁架、腰桁架的效果很好,它可以采用刚度大的加强层,以形成较大的抗侧刚度.而在抗震设计的结构中,应尽可能的减小出现薄弱层形成的不利效应,因此可以不设置加强层时,就不必设置加强层,需要设置加强层时,也不宜采用刚度过大的伸臂和腰桁架,以避免加强层范围出现过大的刚度突变.沿高度可以布置一个楼层(一道)或多个楼层(多道)的伸臂桁架和腰桁架.研究表明,多道伸臂桁架减小侧移的效果优于一道伸臂桁架,但是伸臂结构数量与减小侧移并不成正比,当设置四道以上的伸臂桁架时,减小侧移的效果就不再明显.伸臂设置的位置不同,其减小侧移的效果也不相同,研究表明,当沿高度仅设置一道伸臂桁架时,可以设置在结构的2/3H处减小侧移效果最好,而要减小内筒倾覆弯矩则越靠下越好;设置两道伸臂桁架时,其中一道可设置在0.7H高度处,另一道大约设置在0.5H处.一般的高层结构设计中,伸臂桁架设置位置需要做敏感性分析,以研究其最有效和最适合具体结构的位置.筒中筒结构中腰桁架的设置则要视减小剪力滞后的效果而定.由于具体结构的类型和建筑布置的不同,结构的加强层一般宜与高层建筑的设备层和避难层统一,但是应强调建筑机电和结构的合作优化,包括加强层的位置,数量等.从具体的技术层面上讲,伸臂桁架和腰桁架的刚度不宜太大,如果采用整层楼高的钢筋混凝土实腹大梁,不仅刚度突变过大,而且与它相连的上下层框架柱将非常不利,这些柱子容易出现塑性铰及裂缝,甚至破坏,呈“强梁弱柱”的不利抗震概念.因此,伸臂桁架、腰桁架均宜采用桁架结构,其中钢结构施工方便,优于钢骨混凝土桁架.由于抗震结构中设置加强层,具有不利的效应,加强层的刚度远大于其他楼层,并出现内力突变,因此应提高加强层以及与加强层相邻的竖向构件的抗震性能.一般情况下,加强层及上下相邻层中混凝土构件的抗震构造措施应提高一级采用,特一级时可不再提高.伸臂桁架的上下弦是桁架的重要构件,必然有拉伸和压缩变形,有时又楼板刚好处于同一标高,因此若按照楼板无限刚的假定进行计算,则应将伸臂桁架单独开来,以便释放上下弦的拉伸和压缩变形,或者计算的时候楼板采用弹性膜假定,实际设计中一般在加强层均需要根据具体情况提出不同的构造措施和计算假定.当伸臂桁架或腰桁架兼做转换层构件时,不仅需要验算其竖向变形和承载力,而且对于这种构件的抗震性能应提出特殊的严格要求.在高烈度设防区,当在较高的或者特别不规则的高层建筑中设置加强层时,还宜采取进一步的性能设计要求和措施.为了保证它在中震或大震作用下的安全性,可以要求其杆件和相邻杆件在中震或大震下不屈服,甚至更高的性能要求.根据结构高度及其重要性,宜采用静力弹塑性分析或时程分析检验结构在中震及大震下的表现,以评估其达到设计抗震性能目标的能力.伸臂桁架和腰桁架、外框架及核心筒相连,除了必须按照提高一级的抗震等级设计外,在实际设计中还需要注意以下各项措施.伸臂桁架和核心筒之间的连接应采用刚接,伸臂桁架对核心筒的作用力(弯矩、剪力和轴力)很大,因此宜将其贯穿核心筒,并与另一边的伸臂相连,或伸臂深入墙中应有足够的锚固长度,且有可靠的锚固措施以均匀传递伸臂的集中力.与伸臂桁架相连部位的混凝土墙内应设置竖向钢骨;如果原来结构中已经设置钢骨,则应利用此钢骨与伸臂桁架构件相连,如果未设置钢骨,则可以在相邻楼层设置局部钢骨.但是在结构施工阶段,应对伸臂桁架结构与核心筒之间连接采用措施,使二者之间可以竖向滑动,以避免由于施工阶段内外结构构件的竖向变形差在伸臂结构中产生过大的初始应力.待结构的竖向变形差基本消除后,再进行连接.伸臂桁架与外框柱的连接虽然可以采用铰接,但是为了保证连接的可靠性,柱中宜有钢骨(或局部钢骨)与其上先弦连接.加强层及其上下各一层的外框钢骨混凝土柱,应沿柱全高加密箍筋;钢柱的板件宽厚比限值应按照设防烈度提高一度的要求确定.由于加强层上下产生的内力突变,加强层上下层楼板会传递很大的剪力,因此应适当增强楼板的刚度,楼板厚度不宜小于150mm,且不宜开较大的洞口,楼板的混凝土强度等级不宜小于C30,且应设置双向双排钢筋.有必要时,尚应控制楼板在指定侧向力下的应力水平.。
超高层建筑钢结构伸臂桁架施工技术分析
超高层建筑钢结构伸臂桁架施工技术分析作者:吕善勇刘洪刚庄小杰焦景毅来源:《装饰装修天地》2018年第24期摘要:随着城市的不断扩张,出现了严重的城市用地紧张局面,为了有效缓解这一局面,超高层建筑成为城市建设以及发展的主要方式。
当前城市化质量得到了很大的提升,人们的生活质量也在逐渐提高,其中建筑工程所发挥的作用越来越大。
超高层建筑较之低层建筑的安全性与稳定性要求更高,与此同时,人们对建筑工程的质量与安全也提出了更高的要求。
钢结构伸臂桁架施工技术因具有施工速度快、机械化程度高等优势,被广泛地应用在超高层建筑中,它不仅能够增强钢结构的抗侧刚度,还能够减少超高层建筑的侧移,提高超高层建筑的稳定性与抗震能力。
在超高层建筑实际施工中,钢结构伸臂桁架施工技术技术虽然发挥了优势作用,但如果对其施工技术要点以及质量控制不当,反而会对建筑的质量产生负面影响。
因此,对超高层建筑钢结构伸臂桁架施工技术进行深入的分析具有重要的现实意义。
关键词:超高层;钢结构;伸臂桁架;概述;作用;应用1 引言随着城市化进程的快速发展,城市用地资源日渐紧张,建筑工程高度逐渐提升。
高层建筑工程对于结构安全性的要求比较高。
钢结构伸臂桁架施工便捷、机械化程度较高,已经逐渐得到推广和应用。
因此,对高层建筑工程钢结构伸臂桁架施工技术的应用方式进行详细探究具有十分重要的现实意义。
2 钢结构伸臂桁架施工技术伸臂结构的刚度比较大,主要被应用于内筒和外柱的连接施工中,在超高层建筑工程施工中,需要根据建筑工程高度选择在一层至多层进行伸臂构件布置施工,通过将伸臂结构应用于超高层钢结构施工中,能够提升外框架柱轴力,同时还可以在最大程度上减小侧移,是超高层建筑工程钢结构的重要组成方式。
在钢结构伸臂桁架施工过程中,钢材是最为重要的施工材料,在具体的施工环节,通过应用钢板、型钢等材料,能够制作成为钢柱、钢梁以及钢桁架等结构形式,同时,对于各个结构件,可以应用螺栓、焊接或者铆钉等进行连接。
超高层伸臂桁架层钢结构施工技术
超高层伸臂桁架层钢结构施工技术发布时间:2021-12-24T03:34:45.539Z 来源:《城镇建设》2021年25期作者:廖尚金[导读] 城市化的高速发展加快了建筑工程的建设廖尚金中建海峡建设发展有限公司福建省福州市 350000摘要:城市化的高速发展加快了建筑工程的建设,土地资源的有限开发和社会环境的需求不断推进了高层建筑的发展,越来越多的建筑企业更加关注对超高层建筑的设计和施工。
超高层伸臂桁架在施工过程中更加便捷,尤其是大重量的工程机械化作业能力比较强,有利于高难度工程的施工,目前超高层伸臂桁架结构在建筑工程施工中越来越突出,得到了广泛的关注和应用。
随着技术与设备投入日益增加,开展超高层伸臂桁架施工技术的应用研究变得越来越重要,对其进行细致探究也具有深远意义,对超高层建筑的建设发展有着实际的指导价值。
本文主要结合桁架层与爬模碰撞、厚板焊接、超重构件安装以及结构竖向变形控制等几个方面的控制因素进行分析,主要分析了超高层伸臂桁架层钢结构施工技术与质量控制的有效办法。
关键词:超高层建筑;伸臂桁架层;钢结构;有效措施;1 超高层伸臂桁架施工技术的优势超高层伸臂桁架主要采用钢结构设计,伸臂桁架的结构硬度比较强,特别是在外柱施工和内筒施工连接过程中,展现了其独特的优势。
超高层建筑项目工程在施工过程当中,需要根据建筑项目的实际层高来进行施工,从底层到最高层展开伸臂构件的安装,通过采用伸臂桁架能够提高外框架柱的轴力,最大程度固定框架位置,防止发生较大偏移产生安全隐患,这也是超高层伸臂桁架结构受到欢迎的原因。
在大部分建筑工程施工过程中,之所以采用钢结构是因钢结构伸臂桁架的主要材料是钢材,钢材的强度和稳定性是毋庸置疑的,同时钢材的可塑性很强,比如用型钢和板钢等材料做成钢桁架、钢梁、钢柱等,这些优点都有利于钢结构架构的构建,同时对零件的应用比较充分,连接工艺相对比较成熟,比如焊接、螺栓等。
从材料和结构设计角度来说钢结构伸臂桁架都具有一定的优势。
超高层钢结构设计要点
超高层钢结构设计要点在外框柱与核心筒之间设置伸臂桁架的主要目的是减小结构侧移,它的机理是提高水平荷载作用下的外框架柱的轴力,从而增强框架担当的倾覆力矩,同时减小了内核心筒的倾覆力矩。
它对结构形成的反弯作用可以有效的增大结构的抗侧刚度,减小结构侧移动,一般状况下也会减小外框架的剪力分担比。
对于框架核心筒结构,设置伸臂桁架后减小侧移显著,而对于筒中筒结构而言,减小侧移的效果很小。
在结构四周设置腰桁架的作用作用是使各框架柱承受的轴力匀称变化,因此也可以达到提高外框架抗倾覆力矩的能力以及减小侧移的目的,但是不如伸臂有效。
在框架核心筒结构中,视外框柱的数量和布置方式,可以设置腰桁架,也可以不设置;因为腰桁架可以减小框筒结构的剪力滞后,因而在筒中筒结构中,腰桁架可以加大结构的整体刚度并减小其侧移。
结构可以按照详细状况,仅设置一种或者同时设置以上两种构件,设置了伸臂桁架、腰桁架的楼层可统称为加强层。
设置加强层后,造成结构沿高度方向刚度不匀称,刚度突变带来内力突变,因此在加强层及上下相邻层构件的内力会消失较大的转变,设置是方向性的转变,加强层的刚度越大,内力突变的程度也越大,这种突变会产生薄弱层效应。
因此,在结构抗风设计中,采用伸臂桁架、腰桁架的效果很好,它可以采用刚度大的加强层,以形成较大的抗侧刚度。
而在抗震设计的结构中,应尽可能的减小消失薄弱层形成的不利效应,因此可以不设置加强层时,就不必设置加强层,需要设置加强层时,也不宜采用刚度过大的伸臂和腰桁架,以避开加强层范围消失过大的刚度突变。
沿高度可以布置一个楼层(一道)或多个楼层(多道)的伸臂桁架和腰桁架。
研究表明,多道伸臂桁架减小侧移的效果优于一道伸臂桁架,但是伸臂结构数量与减小侧移并不成正比,当设置四道以上的伸臂桁架时,减小侧移的效果就不再显然。
伸臂设置的位置不同,其减小侧移的效果也不相同,研究表明,当沿高度仅设置一道伸臂桁架时,可以设置在结构的2/3H 处减小侧移效果最好,而要减小内筒倾覆弯矩则越靠下越好;设置两道伸臂桁架时,其中一道可设置在0.7H高度处,另一道大约设置在0.5H处。
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伸臂桁架、腰桁架,超高层钢结构设计要点
在外框柱与核心筒之间设置伸臂桁架的主要目的是减小结构侧移,它的机理是提高水平荷载作用下的外框架柱的轴力,从而增加框架承担的倾覆力矩,同时减小了内核心筒的倾覆力矩。
它对结构形成的反弯作用可以有效的增大结构的抗侧刚度,减小结构侧移动,一般情况下也会减小外框架的剪力分担比。
对于框架核心筒结构,设置伸臂桁架后减小侧移显著,而对于筒中筒结构而言,减小侧移的效果很小。
在结构周围设置腰桁架的作用作用是使各框架柱承受的轴力均匀变化,因此也可以达到提高外框架抗倾覆力矩的能力以及减小侧移的目的,但是不如伸臂有效。
在框架核心筒结构中,视外框柱的数量和布置方式,可以设置腰桁架,也可以不设置;由于腰桁架可以减小框筒结构的剪力滞后,因而在筒中筒结构中,腰桁架可以加大结构的整体刚度并减小其侧移。
结构可以根据具体情况,仅设置一种或者同时设置以上两种构件,设置了伸臂桁架、腰桁架的楼层可统称为加强层。
设置加强层后,造成结构沿高度方向刚度不均匀,刚度突变带来内力突变,因此在加强层及上下相邻层构件的内力会出现较大的改变,设置是方向性的改变,加强层的刚度越大,内力突变的程度也越大,这种突变会产生薄弱层效应。
因此,在结构抗风设计中,采用伸臂桁架、腰桁架的效果很好,它可以采用刚度大的加强层,以形成较大的抗侧刚度。
而在抗震设计的结构中,应尽可能的减小出现薄弱层形成的不利效应,因此可以不设置加强层时,就不必设置加强层,需要设置加强层时,也不宜采用刚度过大的伸臂和腰桁架,以避免加强层范围出现过大的刚度突变。
沿高度可以布置一个楼层(一道)或多个楼层(多道)的伸臂桁架和腰桁架。
研究表明,多道伸臂桁架减小侧移的效果优于一道伸臂桁架,但是伸臂结构数量与减小侧移并不成正比,当设置四道以上的伸臂桁架时,减小侧移的效果就不再明显。
伸臂设置的位置不同,其减小侧移的效果也不相同,研究表明,当沿高度仅设置一道伸臂桁架时,可以设置在结构的2/3H处减小侧移效果最好,而要减小内筒倾覆弯矩则越靠下越好;设置两道伸臂桁架时,其中一道可设置在0.7H高度处,另一道大约设置在0.5H处。
一般的高层结构设计中,伸臂桁架设置位置需要做敏感性分析,以研究其最有效和最适合具体结构的位置。
筒中筒结构中腰桁架的设置则要视减小剪力滞后的效果而定。
由于具体结构的类型和建筑布置的不同,结构的加强层一般宜与高层建筑的设备层和避难层统一,但是应强调建筑机电和结构的合作优化,包括加强层的位置,数量等。
从具体的技术层面上讲,伸臂桁架和腰桁架的刚度不宜太大,如果采用整层楼高的钢筋混凝土实腹大梁,不仅刚度突变过大,而且与它相连的上下层框架柱将非常不利,这些柱子容易出现塑性铰及裂缝,甚至破坏,呈“强梁弱柱”的不利抗震概念。
因此,伸臂桁架、腰桁架均宜采用桁架结构,其中钢结构施工方便,优于钢骨混凝土桁架。
由于抗震结构中设置加强层,具有不利的效应,加强层的刚度远大于其他楼层,并出现内力突变,因此应提高加强层以及与加强层相邻的竖向构件的抗震性能。
一般情况下,加强层及上下相邻层中混凝土构件的抗震构造措施应提高一级采用,特一级时可不再提高。
伸臂桁架的上下弦是桁架的重要构件,必然有拉伸和压缩变形,有时又楼板刚好处于同一标高,因此若按照楼板无限刚的假定进
行计算,则应将伸臂桁架单独开来,以便释放上下弦的拉伸和压缩变形,或者计算的时候楼板采用弹性膜假定,实际设计中一般在加强层均需要根据具体情况提出不同的构造措施和计算假定。
当伸臂桁架或腰桁架兼做转换层构件时,不仅需要验算其竖向变形和承载力,而且对于这种构件的抗震性能应提出特殊的严格要求。
在高烈度设防区,当在较高的或者特别不规则的高层建筑中设置加强层时,还宜采取进一步的性能设计要求和措施。
为了保证它在中震或大震作用下的安全性,可以要求其杆件和相邻杆件在中震或大震下不屈服,甚至更高的性能要求。
根据结构高度及其重要性,宜采用静力弹塑性分析或时程分析检验结构在中震及大震下的表现,以评估其达到设计抗震性能目标的能力。
伸臂桁架和腰桁架、外框架及核心筒相连,除了必须按照提高一级的抗震等级设计外,在实际设计中还需要注意以下各项措施。
伸臂桁架和核心筒之间的连接应采用刚接,伸臂桁架对核心筒的作用力(弯矩、剪力和轴力)很大,因此宜将其贯穿核心筒,并与另一边的伸臂相连,或伸臂深入墙中应有足够的锚固长度,且有可靠的锚固措施以均匀传递伸臂的集中力。
与伸臂桁架相连部位的混凝土墙内应设置竖向钢骨;如果原来结构中已经设置钢骨,则应利用此钢骨与伸臂桁架构件相连,如果未设置钢骨,则可以在相邻楼层设置局部钢骨。
但是在结构施工阶段,应对伸臂桁架结构与核心筒之间连接采用措施,使二者之间可以竖向滑动,以避免由于施工阶段内外结构构件的竖向变形差在伸臂结构中产生过大的初始应力。
待结构的竖向变形差基本消除后,再进行连接。
伸臂桁架与外框柱的连接虽然可以采用铰接,但是为了保证连接的可靠性,柱中宜有钢骨(或局部钢骨)与其上先弦连接。
加强层及其上下各一层的外框钢骨混凝土柱,应沿柱全高加密箍筋;钢柱的板件宽厚比限值应按照设防烈度提高一度的要求确定。
由于加强层上下产生的内力突变,加强层上下层楼板会传递很大的剪力,因此应适当增强楼板的刚度,楼板厚度不宜小于150mm,
且不宜开较大的洞口,楼板的混凝土强度等级不宜小于C30,且应设置双向双排钢筋。
有必要时,尚应控制楼板在指定侧向力下的应力水平。