廣州東方賓館會(huì)展中心大跨度預(yù)應(yīng)力空間桁架錨固端支座的構(gòu)造處理

1、1廣州東方賓館會(huì)展中心大跨度預(yù)應(yīng)力空間桁架錨固端支座設(shè)計(jì)廣州東方賓館會(huì)展中心大跨度預(yù)應(yīng)力空間桁架錨固端支座設(shè)計(jì)[摘要]在鋼結(jié)構(gòu)中施加預(yù)應(yīng)力，可有效地改善結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布，提高鋼材利用率，提高結(jié)構(gòu)剛度，降低支座處水平外推力。但由于鋼結(jié)構(gòu)截面小，剛度差，而預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)支座處錨固端處拉力往往很大，因此，預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)錨固端支座的設(shè)計(jì)一直是鋼結(jié)構(gòu)工程界的重點(diǎn)、難點(diǎn)。本文結(jié)合工程實(shí)踐，系統(tǒng)地介紹了預(yù)應(yīng)力空間鋼桁架的一種新型的錨固端支座節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法、優(yōu)

2、點(diǎn)及特點(diǎn)。[關(guān)鍵詞]預(yù)應(yīng)力鋼桁架錨固張拉力1、工程概況、工程概況廣州某改擴(kuò)建工程，四周有建筑物，且土建混凝土柱距離東樓主體建筑僅3米，上方有很多管線。施工條件復(fù)雜，材料進(jìn)場(chǎng)及運(yùn)輸、施工吊機(jī)的布置等都比較困難。是東方賓館為廣州春交會(huì)提供的最后一次舉辦場(chǎng)地，由內(nèi)庭改建而成，四周有建筑物。會(huì)展中心屋蓋頂為上人綠化屋面。屋蓋外圍尺寸約為68.4x48m。柱網(wǎng)基本尺寸為41.2x9m，有部分開間不規(guī)則。屋蓋桁架下弦標(biāo)高為8.3m，建筑限定桁架矢高

3、不得超過3.6m（不含屋蓋樓面）。本建筑物為典型重載大跨結(jié)構(gòu)。2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1結(jié)構(gòu)選型結(jié)構(gòu)選型本工程屋蓋由于跨度達(dá)41.2m，荷載大，上人綠化屋面荷載超過12.55kNm2平面長(zhǎng)寬比達(dá)1.5用普通平板網(wǎng)架的做法不再經(jīng)濟(jì)。故樓蓋結(jié)構(gòu)形式采用相貫鋼管制作的正交主次桁架結(jié)構(gòu)。主桁架截面為三角形的空間桁架。為了控制在重載下的結(jié)構(gòu)變形，減少用鋼量，在軸線1B~1G處的主桁架下弦施加了預(yù)應(yīng)力。次桁架為與主架等高的平面桁架。次梁（檁條）由

4、于跨度較小，采用實(shí)腹型鋼梁制作。樓面板采用壓型鋼板和混凝土組合樓板。從本工程結(jié)構(gòu)平面布置圖來看，上弦荷載主要通過次桁架來傳遞給主桁架，傳力方式很明確，故本次計(jì)算模型不考慮主次桁架的空間協(xié)同作用，僅取一榀主桁架來進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算分析，這既比較符合工程實(shí)際，又略偏于保守，本次計(jì)算分析采用了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件STAADPro，并采用SAP2000進(jìn)行校核，計(jì)算分析表明，在主桁架下弦施加適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力，不但能使結(jié)構(gòu)內(nèi)力重新分布，提高鋼材利用率，而且還能有

5、效地提高結(jié)構(gòu)剛度，有效地控制結(jié)構(gòu)變形，降低桁架跨中撓度。施加預(yù)應(yīng)力前主桁架跨中撓度達(dá)237mm，施加預(yù)應(yīng)力后主桁架跨中撓度僅為104mm。詳細(xì)的分析表明，這種結(jié)構(gòu)形式是合適和比較經(jīng)濟(jì)的。2.2張拉端節(jié)點(diǎn)構(gòu)造張拉端節(jié)點(diǎn)構(gòu)造由于主桁架預(yù)應(yīng)力鋼絞線直接錨固在桁架支座處，故主桁架張拉端支座節(jié)點(diǎn)除了承受支座反力、腹桿傳來的內(nèi)力外，還要承受由預(yù)應(yīng)力鋼絞線傳來的很大軸力（約4500kN），故支座處的力學(xué)驗(yàn)算也需分為三個(gè)階段來考慮，其一是預(yù)應(yīng)力筋錨固端

6、到支座節(jié)點(diǎn)的節(jié)間構(gòu)造的驗(yàn)算，其二是支座處斜腹桿與弦桿相貫節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)算，其三是支座節(jié)點(diǎn)處至第一節(jié)間的過渡構(gòu)造驗(yàn)算。這將導(dǎo)致支座處的構(gòu)造處理十分復(fù)雜，但由于本工程的特殊性，工期很急，無法采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)，故為保證支座節(jié)點(diǎn)滿足承載力的要求，安全可靠，我們利用現(xiàn)有的材料、設(shè)備對(duì)張拉端支座的構(gòu)造、工藝進(jìn)行了特殊處理，張拉端支座的具體構(gòu)造見圖（a），支座節(jié)點(diǎn)處的弦桿是由?299X15、?450X20內(nèi)外兩個(gè)套管通過加勁肋、隔板連接而成的一個(gè)整體，節(jié)點(diǎn)處斜

7、腹桿與內(nèi)外套管焊合整體中的大管直接相貫，形成一個(gè)空間KK型節(jié)點(diǎn)。支座節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)算過程如下：1預(yù)應(yīng)力錨固端到支座節(jié)點(diǎn)的節(jié)間構(gòu)造驗(yàn)算：為保證內(nèi)外套管受力均勻，變形一致，采用六片加勁肋及兩塊端板把內(nèi)外套管焊合成一個(gè)整體。此節(jié)間長(zhǎng)細(xì)比很小，穩(wěn)定系數(shù)近似取，則其穩(wěn)定驗(yàn)算可近似?。?.1??3根據(jù)沖剪破壞機(jī)理：（3）iiiyidtFN???2002sin2sin13??這里，?。篿=12；（4）outinAANn??0式中，N0—有效預(yù)應(yīng)力張拉力；A

8、in，Aout—分別為內(nèi)外套管的截面面積。根據(jù)式（1）、（2）、（3）及式（4）的計(jì)算結(jié)果，張拉端支座節(jié)點(diǎn)不失效的條件為：N1≤1737kN，N2≤1963kN，根據(jù)主桁架的內(nèi)力計(jì)算結(jié)果：N1=338kN，N2=1805kN，滿足要求。d0（b）圓鋼管相貫節(jié)點(diǎn)計(jì)算簡(jiǎn)圖3支座節(jié)點(diǎn)至第一節(jié)間的過渡驗(yàn)算：由于支座處斜腹桿抵消了一部分張拉力，支座處第一節(jié)間的軸力降低，根據(jù)計(jì)算結(jié)果為?3509kN，滿足承載力要求，并根據(jù)工藝上的要求，為方便施工，