某建筑连廊结构设计问题探讨

某建筑连廊结构设计问题探讨

摘要：本文介绍了某建筑连廊结构设计，探讨了结构选型、连廊结构设计、支座设计等相关问题，可供类似工程设计参考。

关键词：连廊结构；钢桁架；抗震球形钢支座

某工程两8层办公楼，层高3.9m，总高度31.5米。建筑设计在6-8层采用连廊连通，连廊跨度33.6m，宽为12.6m，高度7.8m。

1 结构选型

由于此连廊在高位连接，为避免形成联体结构，需要连廊采用弱连接与主楼相连。根据结构跨度、高度以及建筑功能要求等因素，拟采用平行弦钢桁架结构。

桁架结构腹杆主要是受拉和受压，为了节约钢材，尽量多布置拉杆少布置压杆，较长的杆件不知为拉杆，较短的杆件可以布置为压杆。杆件截面可以采用H型钢、方钢或者圆钢管。由于连廊钢桥桁架跨度较大，荷载较重，杆件内力也较大，杆件截面应该具有较高的强度和较大的回转半径，相应的满足强度和稳定的要求。综合考虑，选择焊接H型钢作为桁架的主要材料。与工字型或T型钢截面相比，焊接H型钢的翼缘较宽，可以很好地满足桁架平面外稳定的要求，减少平面外支撑的用钢量，同时H型钢杆件连接也较为便利。无节点板H型钢桁架采用H型钢杆件直接相连，结构形式简单，加工方便，受力合理，用钢量经济，是一种新颖、合理的桁架结构形式，可以在荷载较大的工业建筑及大跨度结构中得到广泛应用。

2 连廊钢桥结构设计

在主楼框架轴线上布置两榀钢桁架，轴线以外部分采用钢梁悬挑，结构平面布置及桁架立面布置见图1：

桁架腹杆布置成人字形，抽去部分竖腹杆是为了便于建筑门洞的布置。支座处设置一道斜腹杆与弦杆及竖腹杆相连，形成稳定的三角形结构，利于支座处结构的受力。楼面和屋面板采用双向连续钢筋桁架楼承板，保证双向楼面内刚度。

采用Midas-Gen程序空间三维建模。结构承载力极限及正常使用极限均满足规范要求，楼盖竖向自振频率满足GB50010-2010第3.4.6条的规定。

3 支座设计

连廊钢桥的支座设计是结构设计的关键内容，支座设计的合理可靠，既保证了主楼计算模型和相关假定的合理，又保证了连廊结构的安全。

本工程中，主楼计算模型中仅考虑了连廊钢桥传来的荷载，包括轴力和偏心弯矩，没有考虑连廊桁架刚度对主楼整体计算的影响。这就要求连廊与主楼之间形成弱连接，连廊在竖向荷载和水平荷载作用下，能够自由变形。

与此同时，大量震害分析表明，类似连廊结构多由于支座变形能力不足，发生一侧或两侧脱落的破坏，这就要求支座能够提供足够大的变形能力，保证连廊在超越设防地震作用下的安全。综合考虑上述因素，本工程支座采用了抗震球形钢支座。

抗震球形钢支座主要由上支座板、不锈钢位移板、聚四氟乙烯滑板、中间球形钢芯板、聚四氟乙烯球形板、橡胶密封圈、下支座板和上下固定连接螺栓等组成。可万向转动、万向承载，能很好的满足上部结构各种荷载（如恒载、活载、风、地震力等）所产生的反力的传递、转动、移动的要求，保证反力合力集中、明确、安全可靠。在巨大的随机地震力作用下，只要上、下结构本身不破坏，不会发生落梁、落架等灾难性的后果。

抗震球形钢支座技术性能指标根据连廊钢桁架的支座反力、两主楼罕遇地震作用下的水平位移、横桥向的位移控制等因素进行选择。本工程共布置两层共8个支座，性能指标为：支座反力≥3500kN；变形量:跨度方向≥±200mm；垂直跨度方向≥±30mm。

抗震球形钢支座搁置在框架柱伸出的牛腿上，由于支座反力较大，为控制牛腿高度，在框架柱内预埋型钢，焊接钢牛腿，外包钢筋混凝土。

4 总结

本文介绍了某建筑连廊结构设计，采用平行弦钢桁架结构形式，采用Midas-Gen程序空间三维建模，结构承载力极限及正常使用极限均满足规范要求。选用抗震球形钢支座，设定相应的性能指标，既保证了主楼计算模型和相关假定的合理，又保证了连廊结构的安全。

参考文献：

[1] 钢结构设计规范（GB50017-2003）[S]. 北京:中国计划出版社,2003.

[2] 建筑抗震设计规范（GB50011-2010）[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2010

[3] 施宇. 高层建筑屋顶钢结构连廊设计[J]. 建筑结构,2009,39(6):91-92.

[4] 武云龙. 钢结构连廊的设计[J]. 黑龙江科技信息,2009,17:254.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。