大跨转换桁架结构分析与设计研究

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1、大跨转换桁架结构分析与设计研究摘要：转换桁架在现代建筑结构中的应用是较为普遍的，它的结构设计具有较强的优势特点，但是在实际应用过程中其能效发挥却会受到相应因素的影响及制约，一方面桁架在应用中会受到高度的直接限制，另一方面在应用环节并不能一次完成构架转换，而这一应力却都会转换到楼层楼板结构上，这就需要从受力实际情况出发，针对其控制方向对转换桁架的结构形式进行多方面衡量及优化选择。转换桁架并不是独立的结构主体，在应用环节需要配合使用转换柱做支撑。中国8/vie　　关键词：转换桁架；结构分析；设计研究　　转换桁架的支撑部件与普通的转换柱是大不相同的，其所承受的剪力及应力程度也存在着

2、量化上升特点，在实际应用过程中需要从工程实际情况出发，对其构件强度进行综合对比，并在此基础上实现对应用构件的综合对比，可以采取将端部后端进行连接的方式，实现对荷载力的分化及处理，这样转换柱的的承载力就能相对提升，相对的型钢混凝土转换柱在应用环节所存在的问题也能够得到解决。对转换柱结构荷载力进行科学性分析是必不可少的，除此之外，还应当对其整体做出弹性屈曲分析，从而对其应用水准及性能特征进行综合评估。　　一、工程实例阐述　　本文就从某工程入手对其大跨转换桁架进行阐述，以期为开展针对性研究提供参考依据。在当今社会，多功能建筑形式普遍存在于各大领域中，它不仅具有商业功能，更涵盖着大面

3、积的办公区域，本文中所举例的建筑工程是由三栋塔楼及配套裙房组成的，裙房层高是7层，每层高度是6米，其中的三四层是酒店宴会厅，这两层之间是具有轴线分布特点的，在宴会厅的上部就是三楼位置，为了拓展宴会厅面积，提升上层建筑的性能优势，就需要在宴会厅最顶端进行结构的转换，与此同时，为了实现结构的最优化处理，应当对其转换位置进行精准衡量及定位。　　大小宴会厅平面尺寸分别约为33m×50.4m和18.6m×27.9m，层高为12m，采用单向钢结构桁架进行转换，跨度分别为36m（6榀）和27m（2榀），其中有2榀36m跨度的桁架在右端需要进行二次转换，主桁架跨度分别为14.5m和18m，转

4、换桁架平面布置，桁架上弦与周边楼盖拉结。工程设计使用年限为50年，建筑安全等级为二级，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.04g，建筑场地类别为Ⅲ类，设计地震分组为第一组，特征周期为0.45s，抗震设防类别为乙类。　　二、结构设计的难点　　首先，本工程所��用的桁架与一般桁架相比具有明显的差异性，这主要是因为该桁架不仅要承载三层以上的全部荷载力，其跨度更是呈现出了量化增加的特点，因此本工程所应用的桁架也就是大跨转换桁架；其次，综合工程实际尺寸进行细化衡量及对比可以发现，桁架的设置高度会受到建筑净高的直接影响及制约，这就需要在实际操作时将其高度控制在3.8米之内，允许误

5、差值不能超过2厘米，这时就能够根据跨度长度做出跨高比计算。由于该工程的使用功能方面存在一定的限制性，这也同样决定了上部结构的桁架形式，这就在一定程度上限制了桁架整体的转换功能，因此这就需要将荷载力全部转移到桁架本身，在这一过程中桁架构件所承受的压力就会相对增加，竖向很有可能会出现变形问题。　　三、结构概念设计　　为减轻转换结构的自重和承担的竖向荷载、增加结构的延性和变形能力，转换结构及上部结构采用钢结构，在钢结构转换桁架两端设置截面尺寸为1.4m×1.4m或直径为1.5m的型钢混凝土柱，转换构件钢材采用Q345GJ-C，钢桁架上下弦与型钢柱刚性连接。由于钢桁架跨高比偏小，两端

6、型钢混凝土转换柱的剪力和弯矩很大，采取下弦端部后连接的施工措施，以释放恒载作用下产生的下弦弯矩和对转换柱的剪力，为此，需进行模拟施工加载分析。与桁架上弦相连的相邻跨的梁采用型钢梁，以加强对桁架上弦的拉结能力。　　桁架上弦平面外的钢梁与桁架上弦刚接，楼板厚度取150mm，设次梁把楼板分隔为较小的板块，楼板通过抗剪栓钉与钢梁或桁架上弦连接，以保证楼板的稳定性和结构的整体性。桁架下弦平面内设置水平支撑，间隔9m设置与下弦垂直刚性连接的钢梁，提高桁架的整体稳定性。在二次转换区域，于垂直于主桁架的一跨范围内的上下弦平面内分别设置水平支撑，以保证主桁架的平面外稳定性，减小平面外变形。转换

7、桁架跨度大，并承担很大的竖向荷载，分析地震作用时，进行竖向小震和大震时程补充分析。　　转换桁架作为宴会厅的顶盖，并支承上部3层商业和冬季花园，属于重要结构，在极端情况下需要保证结构的整体稳固性，为此，需进行防连续倒塌分析。上弦受压杆和端部受压斜腹杆承担很大的压力，同时承担较大的弯矩，属于压弯构件，需对其进行单构件屈曲分析，以保证稳定性。在整体弯曲作用下，与上弦相连的楼板压应力水平较高，需对楼板进行局部屈曲分析，评估其在较大压应力作用下的稳定性。　　四、桁架立面形式对比与下弦端部后连接设计　　为了增加结构