多高层民用建筑钢结构节点

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多高层民用建筑钢结构节点范文第1篇

随着国家建设发展速度的快速发展，钢结构体系在建筑工程中的应用越来越广泛。钢结构建筑平面布置灵活、抗震性能好、计算理论相对成熟。钢结构建筑是由钢梁、钢柱构件通过节点连接构成，连接节点是保证梁与柱协同工作、形成结构整体的关键部件，它的性能直接影响结构体系的刚度、稳定性和承载能力。在震害中，钢结构建筑部分破坏表现为：梁柱节点部位发生了断裂、脆性断裂，梁柱节点焊缝连接发生破坏等。因此钢结构梁柱连接节点抗震性能存在着不足。

常见梁-柱节点抗震设计及构造措施

通过提高梁柱联接节点处焊缝材料强度、韧性、施工质量和焊接工艺、改进焊接工艺孔的形状和尺寸，设计耗能元件的连接节点，加强或削弱梁柱连接节点，改善梁柱节点抗震性能。其中削弱梁柱节点较为常用。

目前高层钢框架梁柱节点连接的主要采用刚性连接。常见有三种刚性连接：①全部焊连接；②全部栓连接；③栓焊连接。其中螺栓与焊接连接最为常用。典型的栓焊刚性梁柱连接形式见图1-图4。国内外试验研究结果表明，全栓连接施工方便却方面费用太高；而栓焊连接表现出良好的抗震性能造价又低的优点。因此大多数梁柱连接采用栓焊混合连接。

图1 图2

图3 图4

梁-柱刚性连接抗震受力特点

栓焊混合连接方式（梁翼缘与柱子翼缘全熔透焊接、梁腹板与柱翼缘螺栓连接），栓焊混合连接施工方便，经济性好，刚度和强度稳定。工字形或H型钢梁与柱子连接时，若采用焊接，受施焊条件，焊缝缺陷以及焊接的残余应力等因素的影响，则其连接的抗弯承载力会降低。在实际震害中，有很多在节点区域出现了脆性破坏或者钢梁出现了塑形变形，表现为梁下翼缘与柱子之间的全熔透焊缝出现裂纹，全融透焊缝与母材之间形成贯通裂缝，梁焊接在一起的柱翼缘被撕裂，裂缝贯穿柱子翼缘，裂纹贯穿整个板域。改进型节点具体措施及受力特征如下：

（1）狗骨型节点

在梁上翼缘焊缝的附近，沿梁的轴向对其上下翼缘板分别进行了对称的圆弧状切割，梁上被削弱的翼缘区在这种节点上起到“ 保险丝”作用，迫使大震作用下的塑性铰离开性能相对差的翼缘焊缝而出现在塑性较好的梁上，在往复载荷载实验作用下，狗骨型节点的应力应变滞回曲线呈稳定而丰满的纺锤形，表现出良好的延性。狗骨型节点会使强度削弱4%-7%。如《多高层民用建筑钢结构节点构造详图》（01SG519）标准图集中推荐采用扩翼狗骨型（工地焊缝）、扩翼狗骨型（工厂焊缝）和盖板加强狗骨型的三种箱柱-H钢梁节点，标准节点实现了塑性铰外移的目的，抗震性能较好。

（2）梁腹板开槽型节点

此节点保护了梁翼缘焊缝，梁柱塑性铰的位置位于距剪切连接板端部约一半梁高的位置，减小了节点焊缝处的应力集中，改善了节点焊缝的受力状况，节点破坏表现为梁翼缘板的局部屈曲破坏。

（3）梁腹板打孔型节点

梁腹板开孔构造可以使得开孔截面局部转动变形增大，破坏一般会使梁腹板发生局部屈曲，降低了脆性破坏的可能性。

（4）边板节点

节点处的边板全部采用工厂焊接，避免了梁端工地焊缝。

存在问题及不足

1.截面削弱降低了梁的承载力与刚度，影响整体钢结构的承载力。

2.不经济、材料浪费，钢结构构件加工精度要求较高。

3.部分节点没有达到预期的延性，需花费大量的维修费用。

4.钢框架栓焊混合刚性连接的受力性能、破坏机理的研究不足。

5.梁端加强型节点加强了梁端，同时必须加大柱子截面尺寸，造成造价的增加。

6.标准图集《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图（含2004年局部修改版》（01SG519）中推荐了几种抗震性能节点型式，但节点抗震性能需要试验及理论检验其抗震可靠性。

结语

多高层民用建筑钢结构节点范文第2篇

关键词： 大型钢结构； 制造加工； 焊接

中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：

0.引言

我国钢产量的快速增长和绝对优势为我国钢结构建筑事业的发展奠定了基础，提供了有力的资源保障。在国外，20世纪初期钢结构已经在建筑行业中广泛应用，陆续出现了钢结构工业和民用建筑。60年代国外钢结构建筑已经形成比较完善的结构体系。在80年代左右，由于环保意识的加强和木材短缺等因素，美国、日本、澳洲等发达国家，工业化钢结构产品开始向个性化、高环境质量的工业化方向发展。其中代表性的有意大利的BASIS工业化建筑体系和日本积水房屋株式会社的预制装配化钢结构。90年代后，钢结构的建筑逐渐从数量的发展向提高质量的方向过渡。许多国外发达国家积极推动预制装配化钢结构的发展，通过各种质量控制理论和方法，来提高和控制钢结构建筑的质量，解决钢结构建筑中所遇到的质量问题。美国、瑞典、日本等国家钢结构建筑用钢量已占钢材产量的30%以上，钢结构建筑面积已占到总建筑面积的40%以上。目前国外钢结构建筑工业化程度己经从工业化专用体系走向了通用体系，成为世界发达国家的主导建筑结构。钢结构建筑的发展水平也是衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志之一。

在我国，钢结构工程的发展历史比较悠久，早在公元一世纪五六十年代，就成功的建造了一些铁链桥，近代又建造了一些拱桥、跨度较大的铁链桥和一些铁塔。近百年来，在我国各地也出现了少量的工业建筑钢结构和铁路、公路桥梁结构。近年来，国内一线城市相继建起了很多高层钢结构建筑，同时，各地还大规模的兴建了单层或二、三层的轻钢结构建筑。建筑钢结构出现了规模更大、技术更新的局面，充分展现了钢结构建筑以高技派的手法带来现代生活的新气息。伴随着我国经济和科学技术的迅猛发展，新材料、新工艺、新设备不断涌现，大量新型建筑层出不穷，钢结构建筑将会得到更快、更好的发展，特别是在民用建筑中的应用将会更加广泛，我国钢结构建筑与发达国家的差距将会逐渐减小。大型钢结构的重量大、体积大、安装难度大、精度高等难点，所以对钢结构制造提出了更高的要求。比如在钢结构的焊接中要采用新型的CO2气体保护焊接技术。要在实践中不断的摸索出新的制造工艺，才能使我国钢结构的发展快速与国际化接轨。

1.大型钢结构制作的新工艺

1.1钢结构CAD设计与CAM制造技术

推广与应用钢结构的关键是钢结构的CAD技术，CAD技术包括：各类钢结构的建模、计算分析（平面与三维空间分析）、节点设计（框架的梁柱节点、柱脚节点，桁架的杆件连接节点、支座节点，排架的柱脚节点、牛腿节点、支撑节点）与施工图的绘制（各类钢框架、桁架、排架、网架、网壳、梁、柱等结构与构件）。

钢结构CAM用于钢结构的辅助制造技术，包括杆件与板材的优化下料，钢管相贯节点下料及网架与网壳杆件与节点的计算机辅助加工，随着CAM技术的发展，将对钢结构加工技术的进步起到积极作用。钢结构CAD设计技术可保证钢结构设计的准备性，提高设计效率，CAM技术可显著提高钢结构加工效率、节省钢材，这二个技术的应用对于提高设计与施工速度，降低工程成本有积极意义。

1.2 H型钢柱和梁的制作

首先要将柱的受力以及运动分为三个方面，可以用X、Y、Z代替，在专用平台的水平方向和垂直方向的直角面要进行加工，保证粗糙度不能超过于12、5μm，这样就确定了柱的水平和垂直的基准面。其次调整水平和垂直方向的定位螺栓，确保钢柱在铣削的时候不向水平和垂直方向移动，同时将左右固定螺栓拧紧，保证平台不产生X方向的振动。在钻孔的工序中，为了满足生产要求，（任意两孔距允许偏差为±1.5mm），采用靠模钻孔技术，通过调整水平和垂直的定位螺栓，分别顶紧柱的翼缘面和靠模面，然后再拧紧螺栓固定。

1.3焊接新工艺

在钢板中可以按厚度不同划分为四类。厚度（T）小于3MM为薄钢板；3MM到20MM之间的厚度为中板；20MM到50MM之间为厚板；大于50MM的维特厚板，在厚钢板的焊接技术中要采用新型的实芯焊丝和药芯焊丝CO2气体保护焊技术，极大的提高了焊接的生产效率，如果厚板在焊接的过程中发生变形，要根据厚板对接焊后角变形设置胎膜夹具，采用变形的措施，对钢结构进行优化设计。如果只能进行单面的焊接，就要采用小角度、窄间隙坡口，这样才能够降低焊接的收缩量，使焊接的更加完善。焊接后一般会残留应力，要采用局部烘烤方法进行消除焊接后残余应力。如气体保护焊，采用多层多道的焊接方式或者跳焊法避免应力过于集中。

在大型钢结构制造加工中，要在构建焊接后进行角变形、横向收缩变形等计算，然后通过分析处理后采取一定的控制措施和焊接工艺降低焊接后的变形，焊接变形控制要采用以下几种新的工艺：1）焊接角变形的控制。一般有两种方法：一种是反变形控制法。另一种是角变形平衡控制法。2）焊接收缩的变形控制，一般对T形接头或者拼接的横向收缩变形进行计算，然后装配前将焊接收缩余量预留出来。

2大型钢结构制造中安装施工新技术

采用牵引设备使该部分向前滑移，以此类推就能够实现滑移安装。在现在的安装新工艺中采用液压同步滑移系统，要根据滑移驱动力的不同设置相应的滑移设备，在每台泵之间设置的液压爬行器的数量要一致，才能够保证系统安全可靠的运行。这种滑移技术一般适用于大跨度的空间钢结构。对滑移的过程要采用全程的检测，比如激光扫描仪、水准光纤光谱应变传感器等对钢结构的滑移过程进行应力、变形和偏移等实时的监控，如果出现任何的偏差就会发出报警信号，然后采取相应的处理措施。

3超声波相控阵和衍射时差监测技术

超声波探伤中超声波相控阵和衍射时差法已经成为新的探伤技术，在超声波相控阵中，每个探头中都集中了许多的晶片，然后将晶片的激发时间调节适中，通过控制声束轴线和焦点等参数组成换能器晶片阵列达到对焊缝全截面的扫查。而衍射时间法检测是从检测的结构内部的端点或者端角衍射出的能量来检测结构缺陷的一种方式，安装有两个探头，一个负责发送一个负责接收，将两个宽带窄脉冲进行检测，前提是将探头与焊接的中心线保持一致。产生的非聚焦纵波以一定的角度射到被检测的结构当中，其中一部分的纵波经底面的发射会被接收的探头接收，还有一部分纵波会沿着表面传播也被探头接收，通过接收探头接收缺陷尖端的衍射信号时，来确定检测结构中缺陷的位置和高度。在这种相控技术的基础上，可以实现对焊接A/B/C以及S的扫描，结合衍射时差法检测能够在探伤的页面中得到完整的三维图像信息，这种方式已经取代了射线成像的方式，而且定位更加的准确，在各个领域已经被广泛的应用，比如在西气东输的项目中，超声相控阵检测技术在输油管线的焊缝的检测上发挥了巨大的作用，但是考虑到经济的原因，在钢结构制造中焊接检测中得到推广，保证了大型钢生产的质量。

4.大型钢结构连接施工的常用方法

大型钢结构在国内建筑行业中的应用时间较短，但此种建筑结构是未来建筑施工的主要结构，也是行业技术发展的必然趋势。施工单位在中小型钢结构工程建设时应深入研究大型钢结构的施工技术，使其尽快适应现代建筑行业发展的需求。钢结构连接是工程项目的关键操作，单个组件的连接质量直接决定了整体钢结构的性能。因此，编制施工方案时需从焊接连接、螺栓连接、铆钉连接等四个方面控制作业质量。

4.1焊接连接。

焊接是钢结构连接施工的主要方法，把单一的钢材工件组合到一起，由此建立大型钢结构作为建筑物的支护结构。焊接施工需选择合适的焊条，以保证钢材之间的紧密连接，防止冷却后产生裂缝。正常状态下，当工件和焊料熔化形成熔融区域，熔池冷却凝固后便形成材料之间的连接，焊接人员在操作时可适当增加压力，促进工件之间的紧密连接。

4.2螺栓连接。

螺栓连接的作用有两方面，一是连接钢结构的各个小工件，利用螺栓的配合特性起到加固连接的作用；二是连接钢结构与建筑结构，特别是在安装钢结构时可用螺栓将其固定在墙体或屋顶之上。螺栓连接安装应保证螺栓配合的紧密性，操作人员拧紧后应重新检查其固定情况。必要时可利用焊接的方式把螺栓焊死，以保证钢结构连接的牢固

5.小结

总而言之，上述的几种新的大型钢结构的制造工艺和技术都是伴随着大型钢结构工程发展起来的，同时在大型钢结构中采用的吊装方式也要实现现代化，PLC和变频器的调速系统能够实现大型构件的整体同步提升，保证了钢结构在生产中的安全可靠性，在近几年我国钢结构制造中从理论到技术日益成熟，建成了跨度大、超高层的钢结构工程，在以后的发展中要不断的应用新技术，才能推动大型钢结构产业的快速发展。

[参考文献]

[1]徐立媚.建筑钢结构焊接质量控制[J].金属加工(热加工),2009.

多高层民用建筑钢结构节点范文第3篇

关键词： 钢结构设计 课程教学 教学改革

中国钢结构产业通过近几年的飞速发展，已成为钢结构大国。2016年两会期间，政府的工作报告中明确提出了要积极推广绿色建筑和建材，大力发展钢结构和装配式建筑。钢结构特点是抗震性能好、绿色环保、便于机械加工、便于装配，“十二五”期间，在住宅和中小跨度桥梁结构中，钢结构用钢量占钢产量的比例不到1%，远低于欧美发达国家的水平。所以，钢结构产业在我国发展的空间巨大。为满足钢结构产业发展，需要培养更多的钢结构专业人才。

一、钢结构教学面临的主要问题

1.教学学时不足。

近几年，随着钢结构工程规模的不断扩大、结构形式在不断创新，例如现在工程上应用比较多的索膜结构，对钢结构的教学内容提出了更高的要求，专业教学改革的方向是要进一步缩减理论课程教学学时。

2.教学内容难度增加。

钢结构工程引入新技术、新材料后变得越来越复杂。要学好这门课程，对学生的专业基础知识的要求提高了，例如结构的抗风抗震设计，需要结构动力学的知识，但现在专业基础理论课的课时一直在压缩，教学内容减少，学生的基础明显不佳。

3.学生对钢结构陌生、学习兴趣低。

学生普遍反映钢结构难学，主要原因是对钢结构陌生，在日常生活中，即使看到一个钢结构建筑，也难见到钢结构实体，尤其是钢结构节点构造，因大部分情况下钢结构都是外包装修的，不像钢筋混凝土结构，天天能接触，很熟悉。这降低了学生对钢结构的学习兴趣。

4.实践机会少，动手能力差。

因为钢结构建筑少，学生在整个实习过程中能够接触到钢结构工程的机会更少，不能把理论知识与工程实践有效结合起来，出现了学生能做课本上的习题，但和实际工程相结合后就没有头绪的现象，不能解决实际工程问题。

二、教学改革的主要内容

1.教学内容。

《钢结构设计》是土木工程专业建筑工程方向的学生学完《钢结构基本原理》课程后，对钢结构更深层次学习的课程，有些高校是以选修课的形式开设这门课程。教学内容主要包括钢屋盖结构设计、单层工业厂房结构设计、多高层钢框架结构设计、大跨度结构设计。教学过程中要注重以《钢结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》、《高层民用建筑钢结构技术规程》和《空间网格结构技术规程》为指导，重点讲解各类结构设计理论和计算方法的概念，解释规范条文，以及如何应用，具体的计算过程由学生自学。

2.加强与其他课程的联系。

《钢结构设计》与其他设计类课程有相近的地方，也有独自的特性。例如《混凝土结构设计》中也有单层厂房结构设计，其中结构体系、结构布置、结构组成和荷载传递方面的内容与《钢结构设计》相近，现在工业厂房中的吊车梁基本采用钢结构，吊车梁设计这部分内容安排到《钢结构设计》这门课程中重点讲解。另外，钢结构设计的特点就是稳定验算，包括整体稳定和局部稳定，这是钢结构学习的重点也是难点。同时要引导学生比较钢结构与混凝土结构的优缺点，通过对比加深对钢结构的认识。

3.理论与工程相结合。

在每种结构类型中引入一个案例，以工程实际为依托，介绍相应的钢结构设计软件与操作方法和施工图表达方式，通过实际工程的施工图教学生如何识图。钢屋盖结构、厂房结构和框架结构介绍PKPM软件，钢管结构介绍3D3S软件，网架结构介绍SFCAD软件。把实际工程引入课程后，不但丰富了教学内容，更指导学生如何把理论知识与工程应用联系起来，提高了学生对钢结构的学习兴趣。

4.课程设计。

课程设计是《钢结构设计》课程的一个关键环节，也是理论联系实际的一个重要途径，设计题目采用传统的钢屋架设计，但设计要求做了调整，提高了学生对软件操作的要求。例如计算书采用手算和电算相结合的方式，内力计算采用电算，杆件截面和节点的设计与验算采用手算，施工图采用软件绘制。教师在整个课程设计过程中要做好指导工作，培养学生发现问题、剖析问题和处理问题的能力。

5.课程考核。

一般本科院校土木工程专业主要是培养具有良好基础理论和系统专业知识，实践能力强，并有创新意识的应用型人才。对于《钢结构设计》这类实践性很强的课程，沿用传统的考试方式进行考核已经不适用，应采用考评的方式评价学生的学习效果。学生的课程成绩包括平时成绩和期末成绩，各占50%。平时成绩主要根据学生出勤、作业、回答问题和参与讨论的情况确定；期末成绩以大作业的形式考核，大作业是常规的设计题目，每位同学的数据不一样，例如跨度、檐口高度、柱距、吊车吨位等参数不全相同，最后抽20%的学生进行软件操作考核。采用这种考核方式，既能提高学生对课程的重视程度，又能注重平时知识的积累。

笔者近几年从以上几个方面对钢结构教学进行了初期的探讨与实践，发现学生学习钢结构的积极性明显提高，渴望获得专业知识和技能的意识明显增强，达到了良好的教学效果。

三、结语

多高层民用建筑钢结构节点范文第4篇

【关键词】钢框架-钢筋混凝土核心筒；大悬挑结构；结构计算；抗侧力分析；

1、工程概况

湖南某商务楼，总建筑面积66500m2，主楼总层数为38层，高为126.22m；裙楼为4层，高为20.35m，地下室共2层。主楼在层2～6范围内设有总层数为3～5层的大悬挑楼层，悬挑尺寸至主楼边缘算起为20～32m。层2楼面～屋顶层在建筑平面的中心区域均设置大开洞形成中庭。

结构设计标准：设计使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级，结构重要性系数为1.0，地基基础设计等级为甲级，根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001）的规定，本工程所在地地震动峰值加速度

2、结构体系

为尽可能缩短工期，同时便于主楼大悬挑结构的设计，结构体系采用钢框架-钢筋混凝土核心筒（剪力墙）结构，核心筒及剪力墙采用现浇钢筋混凝土结构，框架柱采用矩形钢管混凝土柱，框架梁及楼面次梁采用H型钢梁，楼板采用现浇板及现浇板-压型钢板组合楼板。±0.000层及以下部分梁板采用普通钢筋混凝土结构，钢管混凝土框架柱在地下层1处过渡为型钢混凝土柱，地下层2为普通钢筋混凝土柱。

2.1核心筒及剪力墙的布置

标准层平面呈不规则的椭圆形，典型柱网尺寸为6.0m×6.0m。在结构平面的上、下两端各布置一个核心筒或剪力墙区，下端区域的核心筒为主楼部分的主要核心筒，结构平面上端在层9以下布置另一个核心筒，该核心筒在层9楼面以上渐变为4片钢筋混凝土剪力墙。上述核心筒及剪力墙一方面作为主体结构的主要抗侧力构件，同时作为大悬挑结构的主要嵌固端。核心筒及剪力墙分别布置于结构平面的两端，减小了结构质心、刚心的偏心距，使整体结构具有较大的抗扭刚度。图1，2分别为主楼层4及标准层结构平面布置图。

图 1 主楼层 4 结构平面布置图

图 2 主楼标准层结构平面布置图

2.2悬挑结构布置

悬挑楼层的结构形式采用5榀跨层钢结构悬挑桁架GHJ-1～GHJ-5（图1），GHJ-1沿建筑外轮廓柱网布置，悬挑尺寸为32m，桁架杆件自桁架根部（轴④处）一直向内跨延伸至轴①处；GHJ-2沿轴1E布置，悬挑尺寸为25.5m，桁架弦杆直接伸入核心筒剪力墙内；GHJ-3沿轴F布置，悬挑尺寸为31.0m，桁架弦杆在轴④处分支为两根杆件后分别伸入核心筒的剪力墙内；GHJ-4，GHJ-5分别沿轴K，M布置，悬挑尺寸为23.5，19.6m，两榀桁架的弦杆进入主楼后，经过一定角度的转折，桁架弦杆伸入结构的另一核心筒剪力墙内。图3为桁架弦杆的分支以及弦杆在核心筒内的延伸锚固，图4，5为受力较大的桁架GHJ-3，GHJ-4立面图，图6为桁架弦杆与核心筒端柱的连接做法。

图 3 桁架弦杆的分支、弦杆在核心筒内的延伸锚固

图 4 GHJ-3 立面图

图 5 GHJ-4 立面图

图 6 桁架弦杆与核心筒端柱的连接

为了加强桁架平面内的刚度，桁架主杆件的汇交节点均采用刚性连接节点。由于主杆件的节点处有较多平面内及平面外的杆件汇交，为了满足刚性连接的要求，同时便于节点与周边杆件的连接处理，桁架的节点大多采用铸钢件节点，周边杆件与铸钢件节点之间采用坡口焊等强连接。桁架平面内的一些仅承受楼面荷载的次要杆件（如GHJ-3中层3，5楼面梁、GHJ-4中层5楼面梁等）与桁架斜腹杆的连接均采用铰接。各榀桁架间以钢框架梁及现浇楼板相连，GHJ-3，4的间距为24m，而相邻桁架的间距为4.8m及6.0m，为减小桁架平面外框架梁对桁架的不利影响，24m跨大梁与桁架竖杆的连接采用铰接，其余跨框架梁与桁架竖杆的连接采用刚接。桁架间在适当部位设置平面外的人字形或交叉形支撑，加强悬挑桁架平面外的稳定性。

2.3主楼结构使用材料及主要构件尺寸

柱、剪力墙混凝土强度等级：C40～C35（受当地商品混凝土供应条件限制，最高只能做到C40）；梁、板混凝土强度等级：C30；型钢及钢板：层15楼面以下（含）：Q345GJBZ15（t≤40mm），Q345GJBZ25（t>40mm），层15楼面以上：Q345GJB，Q235复GJB；铸钢件：G20Mn5。

矩形钢管混凝土柱：1400×1400×60（壁厚）～700×700×20；剪力墙厚度：600～200；框架梁：H800×300×12×30，H600×300×10×16；悬挑桁架上弦杆：矩形钢管1200×500×50～ 700×500×30；悬挑桁架下弦杆：矩形钢管800×600×80～800×500×50；悬挑桁架斜杆：矩形钢管800×600×80～500×500 ×30；悬挑桁架竖杆：矩形钢管600×600×50 ～500×500 ×30。

3、主楼结构计算

本工程结构整体分析以SATWE软件为主，同时采用ETABS中文版进行复核，大悬挑部分采用平面框架模型补充计算。

3.1整体结构计算

SATWE计算中，悬挑桁架水平杆件以梁单元输入，由于部分桁架的上、下弦杆为倾斜布置，上、下弦杆上的较多节点都不在楼层标高处，该部分弦杆需简化为楼层标高上的水平梁杆件。竖杆以柱单元输入，斜杆以斜柱单元输入，桁架所在各楼层的楼板需考虑弹性楼板假定（弹性膜），结构整体计算的风荷载按规范取值。

大悬挑楼层对主体结构产生较大的倾覆弯矩，该倾覆弯矩与风荷载产生的倾覆弯矩将共同作用于主体结构。由于本工程的特殊性，SATWE在整体抗倾覆验算中存在一些不足，因此，主楼的抗倾覆验算按以下方法进行补充计算（图7）：

图 7 抗倾覆计算简图

γ=Mr/Mov

式中：γ为抗倾覆安全系数；Mr为结构抗倾覆弯矩，Mr=∑GiLi，Gi为各楼层结构自重标准值，此时，悬挑区域以外的楼面活荷载均取0，Li为各楼层质心至倾覆计算点（主楼外轮廓线处）的水平距离，对抗倾覆有利时，取正值，不利时取负值；Mov为风荷载作用下的倾覆弯矩标准值。

按照上述方法算得的抗倾覆安全系数远小于SATWE计算的结果，但仍满足设计要求，基底也没有出现拉应力（表1）。

表1 主楼整体计算主要结果

3.2整体分析主要结果

主楼整体计算的主要指标见表1，由表可见，两种程序计算的结果比较接近，且各项指标均满足规范要求。表2为悬挑桁架的杆件最大应力比及挠度值，由表可见，整体计算的桁架杆件应力比以及位移数值均较小。

表 2 悬挑桁架的杆件最大应力比及挠度值

3.3大悬挑结构补充计算

大悬挑结构除采用整体模型进行计算外，同时还采用平面模型进行补充计算，计算程序采用STS软件。平面框架计算模型的优点是桁架平面内的几何图形不用简化，各杆件完全按照桁架施工图中的形式输入，所有杆件单元均采用柱单元，各杆件的面内、面外计算长度可准确定义，截面设计时直接按压弯或拉弯构件进行设计，不考虑楼板的作用。由于在平面框架计算中不能输入剪力墙构件，为了比较准确地模拟核心筒对悬挑桁架的侧向约束刚度，需按等效侧向刚度原则将核心筒等效为框架-支撑结构。表3为各榀桁架的杆件最大应力比及挠度值。

表 3 平面模型各榀桁架的杆件最大应力比及挠度值

3.4铸钢件节点的有限元分析

根据《铸钢节点应用技术规程》（CECS235：2008）要求及以往工程经验，对铸钢件节点应进行承载力验算，验算方法为采用ANSYS软件进行弹性有限元分析。分析结果表明，铸钢件节点的最大折算应力均满足规程中的限值要求，铸钢件节点具有足够的承载力.

3.5计算结果在桁架施工图中的应用

桁架施工图设计时，桁架杆件的截面设计以较大的平面模型计算结果为主；桁架间的框架梁与桁架竖杆的连接一般为刚接，根据平面模型的计算结果，桁架间存在一定的位移差，为减小由该位移差在桁架间的框架梁内产生的附加内力，该框架梁的一端在施工期间采用铰接（仅将腹板连接），待桁架卸荷后再将翼缘与柱进行焊接；桁架端部位移计算值较大，桁架在制作时需进行起拱，起拱值取平面计算模型恒载作用下位移值的80%。

4、结语

对于超大悬挑结构，悬挑结构形式采用钢结构桁架比较合适；桁架结构计算时除采用空间模型进行整体计算外，同时采用平面模型进行验算是偏于安全的；本工程钢桁架节点大量采用铸钢节点，铸钢件重量对桁架自重的影响不能忽略，经计算铸钢件自重对桁架自重的放大系数为1.1～1.2；超大悬挑结构对主体结构抗倾覆验算的影响较大，抗倾覆验算时需同时考虑竖向荷载及风荷载的共同作用。

工程桁架卸荷过程中及卸荷完成后，监测单位对悬挑桁架及主体结构进行了位移、杆件应力等监测。根据监测结果，卸荷完成12d后桁架下弦各节点的竖向位移值仅为2～5mm（挠度相当于1/5000左右），主楼在层36轴④/F处的水平位移值为15mm（相当于主楼倾斜1/9050），竖向挠度值及主楼倾斜值远小于计算值。目前悬挑区域的大部分恒荷载已完成施工，因此可以预见，在使用阶段悬挑桁架的变形值以及主楼的倾斜值也将是比较小的，完全可以满足使用功能的要求。

参考文献：

[1]JGJ 99—98 高层民用建筑钢结构技术规程[S]. 北京：中国建筑工业出版社，1998.

[2]JGJ 3—2010 高层建筑混凝土结构技术规程[S]. 北京： 中国建筑工业出版社，2011.