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預應力鋼柑網組合結構屋蓋設計與施工
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資料類型 鋼鐵行業
資料評價 資料評價度
文件大小 8K (壓縮后)
上傳時間 2020-2-20
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      資料簡介
     
    工程名稱
    預應力鋼柑網組合結構屋蓋的設計與施工
    南京體院體育館平面呈橢圓形,長短軸尺寸為86m×62m,館內大廳凈高15m,總建筑面積8780m2,屋面面積約4547m2(圖6-6-1)。屋蓋采用預應力鋼析網組合結構體系,主桁架2/3外露屋面,體現了現代結構技術與建筑藝術有機結合的風格
    屋蓋結構體系選型
    根據建筑環境特點,為配合建筑造型的需要,經多因素綜合分析比較,選用“桁-網架組合結構體系屋蓋方案,將屋蓋平面沿長軸方向用2榀桁架分成約三等分,并用寬6m,高6.6m,跨度64.68m的空間三角形鋼管桁架,鉸支于8根直徑1.4m的獨立鋼筋混凝土圓柱頂(圖6-6-2)。由于鉸支大跨桁架跨中桿件內力較大,為改善桁架桿件受力分布不合理性和增強桁架剛度,結合建筑造型,在結構方案上將桁架每端外伸6.5m,并在桁架兩端每角點各斜拉1道預應力筋束,即桁架體外施加預應力(圖6-6-3)。根據不同施工荷載階段分階段外張預應力,以抵抗桁架各荷載狀態下產生的部分撓度,改善桁架受力性能,充分利用各桿件鋼管鋼材的強度。在桁架下弦節點之間和外圍柱頂間,擱置2.3m高正放四角錐平板片式網架,平板片式網架最大跨度24m。由于桁架的設置,大大減小了屋蓋網架的有效跨度,為大面積應用螺栓球節點平板網架提供了方便。采用預應力“桁-網架”組合結構體系,在結構上發揮了主次結構受力特點;桁架2/3高度外露屋面,降低了建筑物高度,滿足了規劃要求,協調了建筑環境,并可減小建筑體積,節省能耗,為聲學處理帶來方便
    屋蓋體系構造
    預應力“桁-網架”組合結構屋蓋設計,關鍵在預應力空間三角形鋼管桁架;桁架的關鍵是體外預應力能否在桁架各桿件中有效建立;而預應力有效建立的關鍵又是桁架支座的性能。設計中指架支座采用雙面弧形壓力支座,其作法是在支座板和柱頂間設l塊上下均為弧形的鑄鋼塊,在鑄鋼塊兩側,支座板與柱頂板上分別焊2塊梯形鋼板,用螺栓將三者連系在一起,這樣桁架支座節點即可繞螺栓沿鑄鋼塊上下弧面作一定的轉動和移動(圖6-6-4)
    桁架設計的另一關鍵是桁架的節點,計算結果表明,桁架桿件最大拉力約2500kN,最大壓力約1600kN,最大管材截面為Ф450×25,按傳統空心球節點做法,空心球直徑達l.2m以上,而目前國內空心球模具只能加工800mm球。另據統計,節點所用鋼材一般占總耗鋼量的20%~35%。取消空心球節點,采用鋼管直接焊接節點,即相貫連接節點,是本次桁架設計的一大突破。對于鋼管相貫節點的設計計算,現行《鋼結構設計規范》(GBJ17一88)只有平面相貫節點的強度計算,對于空間節點尚無完備資料。進行空間相貫節點的試驗,無論在技術上、經費上、時間上都有一定難度。為保證桁架相貫節點設計安全可靠,將空間受力分解為平面受力,參照平面相貫節點的強度計算,并適當增加相貫節點強度設計的安全儲備,對受力較大的重要節點的主管采取了加強措施(圖6-6-5)
    原設計考慮將平板網架懸掛在桁架下弦,后從美國肯薩斯州體育館屋面倒塌事例中了解到拉力支座采用高強螺栓抗疲勞性能差,為此,本次設計將平板網架拉力支座改為壓力支座。由于網架一端擱置于桁架下弦節點上,另一端擱置在外圍鋼筋混凝土圓柱上,受荷后將架跨中各點撓度不一,平板網架必然產生次生內力,使設計、計算分析復雜化,故采用平板片式網架,鉸支桁架下弦節點在圓柱上,解決了平板網架由于支座變位產生次生內力的問題。為了使平板片式網架支座接近鉸接,網架支座采用板式橡膠支座
    體外預應力筋采用無粘結Фj15鋼絞線,每束7根?紤]到斜拉索在長期荷載作用下的松弛影響,斜拉索張拉控制應力σ。



     
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