[发明专利]一种调整悬挑钢-砼组合楼盖中楼板拉力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程的结构工程设计及施工领域，特别涉及一种多层悬挑钢结构中的悬挑钢-砼-组合楼盖的设计与施工方法。多层悬挑钢结构：指具备两层以上悬挑结构层，并且悬挑结构层具有承载功能的钢结构体系。悬挑钢-砼组合楼盖：指多层悬挑钢桁架结构的上弦梁顶与下弦梁顶均有现浇混凝土楼板，混凝土楼板与钢桁架共同受力，形成整体组合结构。

 

背景技术

目前，城市用地越来越紧张，城市地面空间越来越拥挤。为了满足人们地面活动，提供充足的地面空间，建筑设计越来越注重下部空间开敞，使部分建筑不落地。此时为了保证建筑选型的需求，采用悬挑钢结构体系。多层悬挑结构一般采用悬挑钢桁架作为上部结构转换。对于多层和高层悬挑钢结构体系，由于结构自重大且悬挑结构上部托起多层楼面，且一般桁架上弦和下弦楼面，特别是上弦楼面具有使用功能。悬挑桁架上弦楼板和下弦楼板在竖向荷载作用下分别受拉和受压。混凝土材料抗压强度高，下弦楼板与桁架下弦杆件的抗压承载力相当；混凝土材料抗压强度低，不合理的设计及楼板浇筑顺序可能造成上弦楼板在使用过程中拉裂。常规设计方法（常规设计方法：不考虑结构的施工过程，采用一次性加载的设计方法）为满足楼板不被拉裂而一味加大楼板配筋，造成很大的浪费。

楼板刚度对主体结构力学性能会产生很大影响，增大楼板配筋使楼板承受更多的结构作用，一旦楼板拉裂可能影响结构整体安全。

对具有上述特征的悬挑钢-砼组合楼盖进行设计时如何有效的减少上弦楼板的拉力，达到安全、经济、美观、适用的统一，同时具有安全可靠的施工安装可行性是问题的关键。

 

发明内容

本发明针对现有悬挑钢结构设计施工过程中的不足，提供了一种适用的设计与施工相结合的方法，有效的解决了悬挑钢结构上弦楼板的拉力问题，并在某多层悬挑钢结构工程的设计与施工过程中得到应用与验证，可广泛应用于多层悬挑钢结构的设计与施工。

针对上述问题，本发明采取如下技术方案。

一种调整悬挑钢-砼组合楼盖中楼板拉力的方法，具体包括以下步骤：

（1）完成结构设计。

（2）对完成的设计进行施工仿真分析，明确临时支撑卸载量及卸载步骤。

（3）比较分析临时支撑卸载与上下弦楼板浇筑的可行性方案，得到最优的施工方案，明确上下弦楼板的浇筑时机。

（4）根据分析结果调整上下弦楼板的配筋。

（5）施工主体结构，安装临时支撑结构。

（6）根据（3）的分析结果实施卸载及楼板浇筑，同时对结构卸载及浇筑过程进行监测。

本发明主要应用于多层悬挑钢结构，多层悬挑钢结构一般采用悬挑桁架作为上部结构转换，其上下弦杆处均有混凝土楼层板。常规设计方案是加大上弦楼板的抗拉钢筋，由于楼板拉力未释放，上弦楼板一直处于受拉状态，由于温度和混凝土徐变等因素，极易造成上弦楼板拉裂，造成结构整体刚度变化，影响建筑使用和结构安全。通过改变上弦楼板、下弦处楼板刚度形成的顺序及钢结构临时支撑的卸载步骤之间的关系，使桁架的内力趋于合理，从而确定楼板的最佳浇筑时机，减少上弦楼板的拉力。

本发明为设计与施工相结合的方法，步骤（1）结构设计。步骤（2）采用有限元软件对施工过程进行施工阶段的仿真分析，确定临时支撑的卸载量及卸载步骤。临时支撑的卸载可根据实际情况进行等比或等量卸载，等比卸载即时所有临时支撑每步按比例进行卸载，不同刚度桁架对应支撑卸载梁不同，最后临时支撑同时退出工作；等量卸载为不考虑支撑的卸载量的不同，每步卸载一致，临时支撑退出工作有先有后。步骤（3）列出若干可行的临时支撑卸载步与后装杆件安装方案，采用有限元软件进行对不同方案进行仿真分析，对分析结果从如下几个方面进行对比：悬挑端部位移，桁架构件内力、楼板内力，综合考虑以上三个方面，在满足安全、经济、使用要求的前提下确定最优的临时支撑卸载及楼板浇筑时机。根据施工仿真分析的结果对构件安全性进行复核。步骤（4）对楼板钢筋进行设计调整。步骤（5）安装临时支撑，施工主体结构。步骤（6）按照步骤（3）的分析结果进行临时支撑的卸载及楼板的浇筑。对卸载过程中悬挑桁架的主要腹杆、弦杆，柱的应力，悬挑桁架端部的位移进行监测，记录卸载及后装杆件安装过程中的所有阶段的数据。

有益效果

首先对常规设计无法满足设计要求的结构通过施工阶段的调整减少关键构件的内力，达到了采用施工方法解决设计问题的一种方法。

通过调整混凝土板浇注时机，减少上弦楼板的拉力，增大下弦楼板的压力，充分发挥混凝土材料的性能。