钢筋混凝土跨层桁架的应用

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λT
1.00 0.95 0.90 0.85
ρjk
1.0000 0.7914 0.4730 0.2733 0.1656 0.1060 0.0710 0.0492 0.0350 0.0253 0.0185 0.0136 0.0099 0.0072 0.0051 0.0035 0.0023 0.0014 0.0007
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对应振型振动曲线特征比较
Tx1、Ty1振型比较
Tx2、Ty2振型比较
Tx3、Ty3振型比较
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上下弦杆、腹杆的截面宽度
1. 钢筋混凝土桁架上下弦杆纵筋配筋 率较高,特别是下弦杆以及上弦杆 靠近支座处截面,因此上下弦杆宽 度一般是最宽的; 2. 钢筋混凝土桁架竖向腹杆(有时没 有),其截面宽度一般是最窄的; 3. 钢筋混凝土桁架斜腹杆截面宽度一 般介于上下弦杆和竖向腹杆之间; 4. 截面宽度差值一般为100mm~ 200mm。
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钢筋的锚固与接头
1. 钢筋的接头严格控制接头率,尽量避免接头。 2. 桁架腹杆一般较短,纵筋不允许设置接头。 3. 接头形式采用机械接头,接头质量等级不低于Ⅱ级。 4. 桁架腹杆纵筋锚固长度在桁架下弦节点自下弦顶面起算,桁架腹杆纵筋锚固长度 在桁架上弦节点自上弦底面起算。 5. 腹杆纵筋锚固困难时可考虑完全采用直锚的形式,详下图。外伸区域腹杆应设置 箍筋,箍筋直径与上下弦杆之间截面箍筋相同,箍筋间距可采用150~200,数量 不少于3组。
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钢砼跨层桁架工程实例一
——各模型竖向规则性比较
各模 型抗 剪承 载力 比值 比较 原始 模型 中间 模型 最终 模型
楼层抗剪承载力及承载力比值 X向
1层抗剪承载力 2层抗剪承载力 1层:2层 结论 1层抗剪承载力
Y向
2层抗剪承载力 1层:2层 结论
X向:Y向
1层 2层
3.562E+04 3.996E+04 4.101E+04
6.
0.80 0.75 0.70 0.65 0.60 0.55
按《抗规》5.2.3-6计算
0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10
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动力特性相近的实际操作
1. 规范只给出了概念性的要求,没有具体的控制指标数据。 2. 结构两个主轴方向动力特性相近,一般情况下指相差宜在20%以内(朱炳寅语)。 3. 谁与谁比较:将结构计算输出的自振周期按其振动方向(两个主轴加扭转)分类排序,详下表 范例。
——最终结构模型
第一振型
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钢砼跨层桁架工程实例一
——最终结构模型
第二振型
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钢砼跨层桁架工程实例一
——最终结构模型
第三振型
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钢砼跨层桁架工程实例一
——各模型周期比较
振型号 1 原始 模型 2 3 1 中间 模型 2 3 1 最终 模型 2 3 周 期 0.5972 0.5472 0.5115 0.5966 0.4519 0.3360 0.4106 0.3395 0.2740 1.21 1.78 1.17 平动周期 比 平动系数 (X+Y) 0.97(0.00+0.97) 0.09(0.07+0.02) 0.93(0.93+0.00) 1.00(0.00+1.00) 0.02(0.02+0.00) 0.96(0.96+0.00) 0.97(0.00+0.97) 0.97(0.97+0.00) 0.02(0.02+0.00) 扭转系数 0.03 0.91 0.07 0.00 0.98 0.04 0.03 0.03 0.98 否 否 是 是否薄弱 层
——最初结构模型
第一振型
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钢砼跨层桁架工程实例一
——最初结构模型
第二振型
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钢砼跨层桁架工程实例一
——最初结构模型
第三振型
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钢砼跨层桁架工程实例一
——过程结构模型
第一结构标准层
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钢砼跨层桁架工程实例一
——过程结构模型
第二结构标准层
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钢砼跨层桁架工程实例一
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动力特性相近的理解
1. 规范要求的动力特性主要是指周期和振型。 2. 结构两个主轴方向动力特性相近,强调的是 两向的均匀问题。两向动力特性相差较大的 建筑在强烈地震时,往往会由于某一方向太 弱而率先破坏,从而引起整个建筑的连续倒 塌。 3. 要求两向动力特性相近不是刻意要求两个方 向完全一致,寻求的是动力特性和其他抗震 性能的均衡协调。过分强调两向一致必然会 引起其他性能的过大差异(如抗震墙截面面 积的较大差异,加大两向受剪承载力的差异 等)。另外当两个相邻振型周期过于接近时 振型之间的耦联明显。 4. 影响结构动力特性的主要因素有:①建筑高 宽比;②建筑平面长宽比;③结构体系及抗 侧力构件的布置;④质量分布。 5. 长宽比较大的长矩形平面的建筑,其 两向的平面尺度一般相差较大,两个 主轴方向动力特性往往不相近,应注 意结构两个主轴方向的动力特性是否 相近,同时注意相近不是相等。 对两向墙量差异较大的结构,不要过 分强调动力特性相近,避免由于片面 追求结构两向计算指标相近而造成受 剪承载力的过大差异,应寻求动力特 性及结构受剪承载力的合理平衡点。
KT1、KT2、KT3均满足 9 37.5% KT1-3均不满足 8.3%
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动力特性相近的实际操作
1. 将两个主轴方向序号相同的振型参数进行比较,特别是两个主轴方向的主振型之间的比较,即 Tx1与Ty1之间参数比较最为重要。 2. 比较的项目及建议控制标注详下表:
比较项目 周期比值KTi=Txi:Tyi,i=1~3 地震作用下一层剪力比值KF=Fx:Fy 地震作用下顶点位移比值KΔ=Δx:Δy 质心振动简图 地震作用下层间位移角曲线 地震作用下最大楼层剪力曲线 地震作用下楼层位移曲线 控制标准 宜0.8≤KTi≤1.2,只控制KT1=Tx1:Ty1,振型数每个方向不超过3个。 宜0.8≤KF≤1.2 宜0.8≤KΔ≤1.2 对应振型振动曲线特征类似,参考图。 层间位移角曲线特征类似,参考下图。 最大楼层剪力曲线特征类似,参考下图。 楼层位移曲线特征类似(弯曲、弯剪、剪切),参考下图。
钢筋混凝土跨层桁架在 大跨度多层建筑中的应用
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跨层桁架的定义
利用相邻楼层( 2层或2层以上)的楼面梁,分 别作为桁架的上下弦,利用上一层框架柱并设置斜 杆作为桁架的腹杆,从而形成的平面桁架。
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跨层桁架的特点:
优点:
跨层桁架可以充分利用层高,取得较大的结构高度;杆 件的主内力为轴向拉力或压力,能充分利用材料的强度,有利 于节省材料,减轻自重和增大刚度,适用于较大跨度的承重结 构。
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钢砼跨层桁架工程实例一
局部一层平面
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钢砼跨层桁架工程实例一
局部二层平面
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钢砼跨层桁架工程实例一
桁架立面
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钢砼跨层桁架工程实例一
——最初结构模型
第一结构标准层
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钢砼跨层桁架工程实例一
——最初结构模型
第二结构标准层
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钢砼跨层桁架工程实例一
——过程结构模型
第一振型
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钢砼跨层桁架工程实例一
——过程结构模型
第二振型
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钢砼跨层桁架工程实例一
——过程结构模型
第三振型
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钢砼跨层桁架工程实例一
——最终结构模型
第一结构标准层
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钢砼跨层桁架工程实例一
——最终结构模型
第二结构标准层
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钢砼跨层桁架工程实例一
节点示意图
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结构计算时的参数设置
1. 正确设置“施工次序”参数,同一桁架相关楼层应为同一施工次序号。 2. “施工模拟”参数:一般情况下在正确设置“施工次序”参数的前提下,采用“施工模拟三”,多层 建筑可以考虑采用“一次性加载”。 3. 桁架周边楼板或者全层设置弹性板(弹性膜)。 4. 施工图中应注明:在桁架形成整体并达到设计强度前严禁拆除支撑桁架的脚手架;桁架及支 撑的脚手架应保证有足够的稳定性、刚度和强度,避免因脚手架变形而使结构产生的不利应 力;桁架及支撑的脚手架的基础应可靠,应避免产生基础沉降。
各模型侧移 刚度比值比 较 原始模型 中间模型 最终模型
来自百度文库
1层侧移刚度与2层侧移刚度70%的比值 X向 比值 0.5863 1.8634 1.9445 结论 薄弱层 OK OK Y向 1.6180 1.7435 1.8736 Y向 结论 OK OK OK
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钢筋混凝土跨层桁架设计要点
1. 充分考虑桁架腹杆特别是斜腹杆对结构侧向刚度的影响,增设斜撑尽可能避免结构出现薄弱 层,保证结构两个方向动力特性(周期和振型)相近 。 2. 调整桁架斜腹杆或斜撑布置时,调整其数量、角度、截面尺寸同样有效。 3. 钢筋混凝土桁架节点处注意上下弦杆、腹杆的截面宽度关系,方便钢筋绑扎和混凝土浇筑, 有利于保证混凝土密实度。 4. 桁架形成整体后方能具备承载能力,结构计算时应正确设置相关参数,施工图中应明确注明 相关要求。下部楼面计算时未考虑桁架的施工荷载对应予以注明。 5. 楼面次梁布置应尽可能布置在桁架节点处,改善桁架受力状态减小次内力(弯矩、剪力)。 6. 桁架平面内,相邻跨的楼层梁应充分考虑桁架的影响。 7. 受拉杆件抗剪计算时应充分考虑轴力的不利影响,受压杆件可考虑其轴力的有利影响,但最 好将其作为安全储备为好。上下弦杆箍筋一般通长加密。 8. 桁架及斜撑平面内不得砌筑填充墙体,内墙处可采用双面石膏板墙体,外墙处可在桁架布置 时留出设置砌体填充墙空间。 9. 钢筋的锚固、接头应提出明确要求。 10. 裂缝控制:弯矩较大部位按拉弯或压弯计算裂缝并根据其环境类别确定裂缝控制指标,否则 按轴心受拉构件计算裂缝宽度并确定裂缝控制指标。 11. 桁架应采用二维结构分析软件补充分析,综合空间结构分析结果进行包络设计。
缺点:
桁架斜腹杆同时起到支撑的作用,影响楼层的抗侧刚 度,易引起结构侧向刚度不规则或楼层抗剪承载力突变,造成 结构竖向不规则。 腹杆的布置受建筑功能布局的影响较大,当较高的楼层 建筑空间分割位置不合适或腹杆影响门窗洞口时难以采用。
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跨层桁架按材料分类及特点:
特点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 结构自重 次内力 耐火涂层 施工难度 专业施工队伍 框架柱形式 杆件尺寸 强度 塑性 抗裂性能 钢筋混凝土桁架 最大 较大 无 较简单 不需要 钢筋混凝土柱 最大 低 最低 差 预应力混凝土桁架 较大 较大 无 较难 需要 钢筋混凝土柱 较大 高 较低 较好 钢与混凝土组合桁架 较小 较大 无 较难 需要 钢骨柱或钢柱 较小 高 较高 较好 钢桁架 最小 较小 有 较简单 需要 钢骨柱或钢柱 最小 高 高 好
5.660E+04 4.355E+04 4.396E+04
0.63 0.92 0.93
薄弱层 OK OK
2.847E+04 2.460E+04 3.430E+04
1.872E+04 1.625E+04 2.377E+04
1.52 1.51 1.44
OK OK OK
1.25 1.62 1.20
3.02 2.68 1.85
类别 X向 振动 分类振型号 TX1 TX2 TX3 TY1 Y向 振动 TY2 TY3 TT1 扭转 振动 TT2 TT3 比较项目 周期比值 地震作用下首层剪力 地震作用下顶点位移比值 周 期 2.2571 0.6997 0.3735 2.0438 0.5551 0.2655 1.5292 0.4369 0.2306 总数 24 24 24 平动系数 (X+Y) 0.98(0.98+0.00) 0.99(0.99+0.00) 0.99(0.99+0.00) 1.00(0.00+1.00) 1.00(0.00+1.00) 1.00(0.00+1.00) 0.02(0.02+0.00) 0.02(0.02+0.00) 0.05(0.00+0.05) 仅KT1满足 4 满足 满足 16.7% 22 19 KT1、KT2均满足 9 比例 比例 37.5% 91.7% 79.2% 2 扭转系数 0.02 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.98 0.98 0.95 振型号 1 4 7 2 5 8 3 6 9
SATWE参数设置
PMSAP参数设置
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楼面次梁布置
楼面次梁布置在桁架节点处时,桁架的荷载大部分集中于桁架节点,作 用于节点之间杆件上的荷载很小,可有效减小次内力(弯矩、剪力)。
次梁布置方案一
次梁布置方案二
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弦杆弯矩比较
Page 33
弦杆剪力比较
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弦杆轴力比较
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