[发明专利]一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的竖向支撑杆件承载力计算方法

说明书

本发明属于土木工程领域，涉及一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系中的外框架竖向支撑杆件承载力的计算方法；该体系的竖向支撑设置在框架柱之间，竖向支撑通过环向横梁与框架柱相互连接；在框架顶层布置人字形支撑，其余各层布置单斜杆支撑；竖向支撑杆件通过轴向受力提供结构的侧向刚度，撑杆承受轴向压力，通过计算支撑杆件的截面参数，长细比，整体稳定系数和侧移刚度提出了支撑杆件的受压承载力的计算方法；竖向撑杆的设置能提高框架柱整体性，以发挥其协同受力的优势；本发明为一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系中的外框架竖向支撑杆件承载力的计算方法，为外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的设计提供了可靠的分析方法。

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的竖向支撑杆件承载力确定方法。

背景技术

水塔作为一种储水供水的结构，主要应用于非洲国家的工业及民用供水工程，在水塔的施工过程中，通常需要设置支撑体系来满足施工；然而目前常用的脚手架模板支撑体系与悬挑式脚手架支撑体系在水塔的施工过程中受力复杂，存在安全隐患。

针对上述问题可通过采用一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系来解决，该体系中采用全型钢或斜拉型钢作为混凝土模板的支撑骨架，混凝土硬化后，型钢不需要拆除，与倒锥水箱壁的混凝土形成组合受力构件，共同承担荷载，而在该体系设计中，由于与常规框架体系不同，国内并无相关专利对该体系中的竖向支撑进行分析，尚未明确竖向支撑在联合支撑体系中的承载力计算。

发明内容

外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系竖向支撑的特征在于联合支撑体系由水塔内直筒和钢框架两部分组成，框架柱与水塔内直筒通过径向横梁连接，横梁之间设置水平支撑，框架柱之间设置竖向支撑，竖向支撑通过环向横梁与框架柱相互连接。

本发明针对外钢框架与水塔混凝土核心柱筒联合支撑体系提供了一种外钢框架与水塔混凝土核心柱筒联合支撑体系中竖向支撑承载力的计算方法。

本发明通过以下技术方案予以实现：

第一步：初步确定支撑的布置方法和截面面积，并利用公式(1)-(5)计算竖向支撑杆件的长细比，并控制λ≤150；

式中：A为截面面积；μ为计算长度系数，两端铰接取1，两端刚接取0.5，一端铰接另一端刚接取0.7；I为圆钢管惯性矩；l为圆钢管长度；i为圆钢管的线刚度；d为圆管内径；D为圆管外径。

第二步：根据公式(6)-(8)计算支撑杆件的正则化长细比，整体稳定系数，和强度降低系数；

第三步：根据利用公式(9)、(10)计算支撑的受压承载力；

其中A支撑斜杆的截面面积；K_bi为i层撑杆的侧移刚度；∑K_bi为所有撑杆的侧移刚度；γ为抗力分项系数，Q235取1.090，Q355～Q390取1.125.；为稳定系数；η为设计强度降低系数；θ为支撑与框架梁的夹角；b为支撑柱子间距；l_i为第i层支撑斜杆的长度；

附图说明

图1为本发明实例提供的联合支撑体系竖向支撑布置立面图；

图2为本发明实例提供的联合支撑体系结构竖向支撑布置平面图。

图中：1竖向支撑撑杆，2框架柱，3环向钢梁，4径向钢梁，5内直筒。