■鄭 功 ■身份證號碼:360403198712053012，江西 南昌 330000

1 工程簡介

本工程位于某市的東南部，該工程的南側(cè)和東側(cè)都臨著大路，西側(cè)和北側(cè)都挨著住宅小區(qū)，交通十分便利。該建筑工程的方案設(shè)計單位是國際知名公司。項目主要由主樓與裙房這兩個部分來組成，主樓是地下二層，地面上二十六層，裙房是地下一層，地面上五層，建筑工程的總面積為42500 平方米，該建筑工程的總的高度是99.85 米。該建筑工程設(shè)計的基準(zhǔn)期限為五十年，其結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限是五十年。建筑工程的抗震類別是丙類，建筑結(jié)構(gòu)的安全等級是二級，建筑工程抗震烈度是七度，我們對建筑工程施工現(xiàn)場進(jìn)行地質(zhì)勘查，根據(jù)勘查的結(jié)果我們把建筑工程的場地分為三類。場地特征周期為0.55s，多遇地震下水平地震影響系數(shù)最大值為0.08。本工程基本風(fēng)壓為0.40kN/m2(100 年重現(xiàn)期)，地面粗糙度類別為B 類?；狙簽?.30kN/m2(50年重現(xiàn)期)。

2 建筑工程的設(shè)計原則與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.1 建筑工程的設(shè)計原則

建筑工程的設(shè)計要滿足建筑功能與使用要求，符合國家現(xiàn)行的有關(guān)設(shè)計規(guī)范、規(guī)程及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，做到安全、經(jīng)濟(jì)、合理、便于施工，使結(jié)構(gòu)體系受力明確，傳力直接，有利于抗震。

2.2 建筑工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

該建筑工程結(jié)構(gòu)類型采用鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)，裙樓范圍突出主樓邊界的長度較小，高層塔樓和裙樓不設(shè)縫，連接為一體。由于建筑平面功能和立面效果需要，該工程在多個部位出現(xiàn)較大尺寸的水平外挑，屬于復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)中的懸挑結(jié)構(gòu)。建筑東南角一跨范圍在七層到十一層間向南側(cè)外挑，水平外挑尺寸約6.75m，建筑東南角一跨范圍在十二層到屋面間向南側(cè)外挑，水平外挑尺寸約5.25m，建筑西南角一跨范圍在四層到七層間向南側(cè)外挑，水平外挑尺寸約8.25m，建筑東南角兩跨范圍在三層到五層間向東側(cè)外挑，水平外挑尺寸約6.75m。對于水平外挑尺寸為5.25 米的地方，采用了鋼梁懸挑方案。其他外挑處采用了鋼桁架懸挑結(jié)構(gòu)方案。

3 結(jié)構(gòu)計算分析

該工程屬于復(fù)雜高層懸挑結(jié)構(gòu)，采用了兩個不同力學(xué)模型的結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行整體內(nèi)力和變形分析，考慮水平地震和豎向地震作用，并采用彈性時程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計算。兩種計算結(jié)果經(jīng)分析比較，判斷合理有效，各項抗震指標(biāo)均控制在規(guī)范限值以內(nèi)。此外，對于懸挑鋼桁架及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)采取性能化設(shè)計，明確性能目標(biāo)，提高安全儲備;對于懸挑處相關(guān)范圍的樓板進(jìn)行應(yīng)力分析。

4 該建筑工程設(shè)計中的懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計

該工程多個位置水平外挑尺寸超出四米，屬于復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)中的懸挑結(jié)構(gòu)。懸挑體系的合理設(shè)計是整個結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵點(diǎn)，也是一個難點(diǎn)，其直接關(guān)系到整個建筑結(jié)構(gòu)的安全度。在設(shè)計過程中主要是從兩個方面來予以解決，一個方面是懸挑體系的選擇以及懸挑構(gòu)件自身的安全度控制，另一方面是與懸挑結(jié)構(gòu)相關(guān)連的主體結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的加強(qiáng)，確實保證關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的可靠度。下面重點(diǎn)介紹鋼桁架懸挑結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計和技術(shù)措施。

4.1 懸挑鋼桁架設(shè)計

我們在進(jìn)行懸挑鋼桁架設(shè)計的時候，結(jié)合建筑功能，考慮現(xiàn)場施工的因素，該工程最終選擇采用了相當(dāng)于整個層高的全剛接鋼桁架懸挑結(jié)構(gòu)，主要有以下優(yōu)點(diǎn):(1)受力明確，荷載傳力途徑直接可靠。懸挑層承托的以上樓層的荷載通過鋼柱直接傳給鋼桁架，再由鋼桁架傳遞給與其相交的主體框架柱，直接向下傳遞到基礎(chǔ)。(2)能夠有效減輕懸挑部分的結(jié)構(gòu)自重，降低地震反應(yīng)。與鋼筋混凝土桁架和型鋼混凝土桁架相比，雖然鋼桁架整體剛度略小，但結(jié)構(gòu)自身的重量會減小很多，而且更便于施工。(3)桁架自身的特點(diǎn)，為懸挑自身平面內(nèi)提供了足夠的豎向剛度，從而減小結(jié)構(gòu)的豎向位移，滿足正常使用的要求。(4)具有較高的冗余度，提升結(jié)構(gòu)自身的抗震性能。(5)利于施工，保證質(zhì)量。鋼桁架節(jié)點(diǎn)均在工廠內(nèi)采用機(jī)械加工制造焊接，能夠很好的控制質(zhì)量。在現(xiàn)場組裝好各片桁架后可直接吊裝就位。連接固定后即可作為施工模板支架，為后序施工提供便利條件。(6)做到了與建筑功能的和諧統(tǒng)一?？紤]到懸挑結(jié)構(gòu)的重要性，在懸挑構(gòu)件截面的選擇上留有足夠的安全度，嚴(yán)格控制截面的應(yīng)力比不大于0.85。桁架上下弦桿采用的型號為HN700x300;桁架斜腹桿采用的型號為HM600x300;桁架豎腹桿采用的型號為HM300x300。

4.2 封邊鋼桁架設(shè)計

我們在進(jìn)行封邊鋼桁架設(shè)計的時候，為了保證懸挑鋼桁架平面外的穩(wěn)定，在長懸挑的端部各片鋼桁架之間，結(jié)合建筑外裝飾幕墻，每隔1500 毫米均勻設(shè)置鋼柱，與上下層樓蓋處的封邊鋼梁組合成空腹鋼桁架，從而進(jìn)一步增大了懸挑結(jié)構(gòu)的空間剛度和整體性。型鋼柱采用的型號為HM200x200。

4.3 鋼桁架上下弦平面樓蓋

與鋼桁架上下弦桿相連的樓蓋布置主次鋼梁，樓板采用壓型鋼板-現(xiàn)澆混凝土樓板。此種形式一方面有利于樓蓋與鋼桁架的連接，一方面又方便施工，提高施工速度。主鋼梁采用的型號為HN700x300，次鋼梁采用的型號為HN250x125。設(shè)計時對與鋼桁架相連的上下兩層樓板進(jìn)行了應(yīng)力補(bǔ)充分析，考慮樓板平面內(nèi)的變形，上層樓板按轉(zhuǎn)換層樓板進(jìn)行設(shè)計，樓板厚度予以加大，上層樓板厚度取為180 毫米，下層樓板厚度取為150 毫米，在板內(nèi)設(shè)置雙向雙層鋼筋網(wǎng)，且每個方向配筋率均不小于0.25%。

4.4 型鋼混凝土柱

為了保證懸挑鋼桁架與主體結(jié)構(gòu)的可靠連接，與鋼桁架直接相連的框架柱均采用型鋼混凝土柱。

4.5 型鋼混凝土梁

與懸挑鋼桁架上弦桿相連的框架梁采用型鋼混凝土梁，保證懸挑鋼桁架與主體結(jié)構(gòu)相連節(jié)點(diǎn)傳力的可靠性。

4.6 施工因素

該建筑工程鋼結(jié)構(gòu)懸挑體系比較復(fù)雜，對現(xiàn)場施工精度、施工組織要求高，設(shè)計時對其施工順序和注意事項提出要求，明確必須在懸挑結(jié)構(gòu)層整體施工完畢后方可進(jìn)行上一相鄰層的施工，保證結(jié)構(gòu)實際受力與計算分析模型的一致性。并要求施工單位制定詳細(xì)的加工、制作、運(yùn)輸、安裝專項施工方案。

5 抗震設(shè)計及構(gòu)造措施

在進(jìn)行懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，考慮到懸挑結(jié)構(gòu)的重要性和復(fù)雜性，作為結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵構(gòu)件，如果在地震的時候失效，將破壞附近較大面積的結(jié)構(gòu)，甚至?xí)绊懡Y(jié)構(gòu)的整體安全型。設(shè)計中采用抗震性能化設(shè)計對懸挑鋼桁架進(jìn)行了補(bǔ)充分析，提高了懸挑結(jié)構(gòu)的承載能力和安全儲備。對懸挑鋼桁架依據(jù)高規(guī)的規(guī)定，選用B 級性能目標(biāo)和相應(yīng)的抗震性能水準(zhǔn)，即小震和中震彈性、大震不屈服。本工程框架和剪力墻的抗震等級均為二級，與懸挑鋼桁架、懸挑鋼梁相交的框架柱、框架梁的抗震構(gòu)造措施提高一級，即按一級采取抗震構(gòu)造措施。設(shè)計中貫徹“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱桿件”的設(shè)計原則，突出抗震概念設(shè)計。

6 結(jié)果分析

我們在進(jìn)行抗震設(shè)計在計算分析的基礎(chǔ)上，更應(yīng)該重視概念設(shè)計，把握結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。對于長懸挑結(jié)構(gòu)，我們應(yīng)該采用合適的結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)該重視與主體結(jié)構(gòu)連接的可靠度。對于結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件，應(yīng)該進(jìn)行抗震性能化設(shè)計，保證足夠的安全度。應(yīng)該全面考慮施工階段對結(jié)構(gòu)實際受力帶來的影響。

7 結(jié)束語

總而言之，在目前我國的建筑工程中，懸挑結(jié)構(gòu)應(yīng)用的非常廣泛，我們在進(jìn)行懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，一定要嚴(yán)格的控制好設(shè)計方案，確保設(shè)計方案科學(xué)合理，盡量避免由于懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理而引起的工程事故，進(jìn)而確保建筑工程的質(zhì)量。

［1］郭秀貞，王源凱.建筑工程中懸挑結(jié)構(gòu)經(jīng)常出現(xiàn)的問題以及解決措施［J］.建筑工程信息，2014，12(15):142 -144.

［2］趙佳琳，肖偉建.關(guān)于懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的探討［J］.中國建筑工程設(shè)計，2014，25(23):217 -219.