某工程转换构件分析与设计.pdf

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1、规划与设计■日目曩裔2012年6月某工程转换构件分析与设计兰伟池云珍李明毅(四川众恒建筑设计有限责任公司)摘要：与转换粱相比，转换桁架造型轻巧，且更容易满足承载力及刚度方面的要求。型钢混凝土柱利用柱内设置塑钢参与承压。承载力相同时，截面面积较钢筋混凝土柱减小约50％。由于柱内型钢的作用，具有比钢混凝土柱大得多的承载能力，且叠性和塑性远高于钢混凝土柱，可以有效提高框支层的水平抗剪承载力和延性。本文结合工程实际，介绍了转换桁架和型钢混凝土柱的设计要点和抗震措施，对一些影响结构经济与安全的因素进行探讨。关键词：桁架转换；高位转换；型钢混凝土柱1转换桁架的设计

2、与构造1．1转换桁架设计本工程在五层设置了桁架转换层以抵御较大的剪力突变，桁架的设置有力地增加了本工程的抗侧刚度，桁架转换层不仅是承重构件，也是抗侧力构件，因此转换桁架不但不能屈服，而且还应有较大的储备，以保证在地震作用下结构的安全。转换桁架层的设计应遵循下列原则：①布置上遵循“均匀、分散、对称、周边”的原则；②按“强转换层及其下部、弱转换上部”的原则；③桁架转换层“强斜腹杆、强节点”的原则。经分析，满足上述原则的桁架转换层结构具有较好的延性，能够满足工程抗震要求。转换桁架的受力特征主要表现为竖向荷载作用下的受力规律。对带斜腹杆的桁架转换层的空间结构中

3、，不仅斜腹杆内有较大的轴向变形和轴向力，而且与之相连的上、下弦杆也存在较大的轴向力。仅考虑弯矩、剪力和扭矩的作用，采用电算的粱单元配筋结果是不安全的。因此应验算复核桁架上、下弦轴向受力是否合理，以求真实反应结构受力特性。①将转换桁架置于整体空间结构中进行整体分析，此时，斜腹杆作为柱单元，上、下弦杆作为梁单元，按三维空间分析程序计算整体的内力和位移；②上、下弦杆作为本工程的重要杆件，再将上、下弦杆作为杆单元输入，比较上、下弦杆的轴向刚度、弯曲刚度和配筋，力求消除地震作用下产生的不利因素，二者应取最不利情况设计；③上、下弦杆的弯矩、剪力和扭矩按偏心受拉构件

4、计算其配筋。如图2为采用SATWE程序进行整体内力计算结果。由斜腹杆轴力计算下弦杆轴力并与电算结果比较，由力学平面汇交力系合成解析法可知XT佳=：tFcosa。取图2中引出榀验算：下弦：xT蓝=1992．6x3／厕=1992．6x3／5．6=1067kN与此电算下弦结果991．5kN近似相等，说明此计算结果是合理可m啪}

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11、架的构造考虑到桁架转换层是整个结构受力的关键部位，对裂缝的控制要求较高，而且转换桁架永久荷载比重较大。同时桁架斜腹杆是受压构件，应保证强受压斜腹杆和强节点，以避免结构在地震作用下倒塌。(1)转换桁架层采用高强混凝土；(2)设计桁架转换层时，控制受压斜腹杆轴压比满足设防区要求，受压斜腹杆的截面尺寸一般应由其轴压比“N控制计算确定，以确保其延·—}--—+--·—卜一—+一--—卜-·●一-—．_-—卜-·-．--·●———卜-·●一-—卜---_卜一—卜-—+-··卜．-+-·-．--—卜--·卜-——+--+-+-+-+-·—+--+-+-—卜-+-+

12、·+-+·+-+-—卜-+-+-·—卜---卜-+-+-+-—卜-+-·-卜-·—卜·达到拦截较小垃圾的目的。通过两道拦污栅的设置，工程实例证明拦污效果比一道的设置明显．效果理想。减少下游闸墩高度，取消下游尾水闸门设置：对于轴流和混流式立轴机组的厂房设计，下游的尾水闸门总是高出下游尾水。按照一般做法，闸墩顶和尾水闸门工作桥的高程一般都是在校核洪水位以上，这实际上是没有必要的，很大部分体积的混凝土没有起到什么实质性作用，造成很大浪费。在满足安全稳定的前提下，减少尾水闸墩的高度，使其仅仅高于正常尾水位，也就是减少混凝土量，直接就可以减少工程投资。同时，如果

13、水电站机组的安装高程比较低的话，很大部分机组在正常使用的情况下．已经是淹没在水里，设置尾水闸门的意义更小。机组要检修的话，都是直接的吊放到副厂房上进行，在小容量的小型电站。检修时间很容易安排，干脆直接取消尾水闸门的设置，既节约了工程的投资，也增加了建筑物外观美感。尾水闸墩的高度一般都是按满足尾水管构造要求厚度而定，在0．8一1．5m之间。但对贯流式机组下游尾水闸门的设置还有必要。取消了尾水闸门的设置，下游的防洪墙也相应做出变化。从原来的闸墩位置缩进到水轮机层的下游蜗壳外端，直接连接到发电机层或者到水轮机层。然后和中控室底下的电缆层连接，形成一个封闭的整

14、体。如果下游的校核洪水位高出发电机层较多，特别对于小Ⅱ型一类电站在200年一遇的校核洪水状况中