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1、懸挑結(jié)構(gòu)是建筑師的常用手法,草草幾筆就勾勒出了輕盈且獨特的建筑輪廓后,帶給苦逼結(jié)構(gòu)攻城師將是無限的挑戰(zhàn)與惆悵,各種復雜分析計算來回包絡設計,每一個環(huán)節(jié)都不敢掉以輕心話不多說,先來領略一下建筑大師們讓人目瞪口呆的杰作吧01不同結(jié)構(gòu)類型的工程實例1、韓國釜山電影中心(Busan Cinema Center)其是韓國釜山國際電影節(jié)開幕式和閉幕式專用場地,地址位于釜山云臺山泉市。至2013年7月,它被吉尼斯世界紀錄評為最大懸臂屋頂(懸挑85米)。該建筑中心是由奧地利建筑設計事務所庫柏西梅布芬事務所設計,并由韓進重工建造。最初的抽象化結(jié)構(gòu)模型中,兩個支點被定義為剛接節(jié)點,承托巨型的屋頂,而事實上,這兩個
2、支點共同組成了一個巨大的建構(gòu),同時它們的支撐方式也是彈性的。為了減少形變,在另外一段增加了一個受拉的桿件,使整個屋頂?shù)男巫儨p少了15%。雖然建筑方案中原本沒有這個桿件,但由于它能起到這么大的作用,而且本身也比較纖細,不會對建成效果造成太大影響,因而得以后期采用。原始模型簡圖后期深化模型簡圖2、意大利佛羅倫薩運動場大看臺鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu),雨蓬挑梁伸出17m。3、成都體育場看臺挑棚挑梁為塊體拼裝后張部分預應力混凝土結(jié)構(gòu),采用工字型截面,設16處雙柱雙梁變形縫,共布置104榀雙向?qū)ΨQ現(xiàn)澆鋼筋混凝土看臺框架及塊體拼裝懸挑雨棚結(jié)構(gòu)。4、上海世博會中國國家館其設計采用鋼混凝土組合結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)總高度68m;
3、筒體間樓蓋向上逐層挑出,呈四棱臺斗冠狀;四個筒體外側(cè)標高33.3m位,共挑出截面為800mm1500mm的方鋼管混凝土斜撐20根,作為標高38.7m60.3m處樓蓋體系的豎向支承,形成建筑的倒梯形造型,屋面懸挑部分施加有水平預應力。欣賞完四種懸挑結(jié)構(gòu)形勢,作為做慣了常規(guī)設計的攻城師們是不是倒吸了一口涼氣抽根煙淡定一下,大部分結(jié)構(gòu)師是不會接觸到這么復雜的項目,下面我們來看看常規(guī)懸挑結(jié)構(gòu)設計需要注意的事項。02常規(guī)懸挑結(jié)構(gòu)設計注意事項懸挑結(jié)構(gòu)常規(guī)做法如建筑工程中的雨篷、挑檐、外陽臺、挑廊等,這種結(jié)構(gòu)是從主體結(jié)構(gòu)懸挑出梁或板,形成懸臂結(jié)構(gòu),其本質(zhì)上仍是梁板結(jié)構(gòu)。懸臂梁懸臂端無支承構(gòu)件,視野開闊,空間
4、布置靈活。其缺點是在結(jié)構(gòu)的固定端有較大的傾覆力矩。設計時除了考慮結(jié)構(gòu)的強度和變形外,還要注意結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定性。1、懸挑結(jié)構(gòu)的簡化計算一般民用建筑輕挑板根部為跨度的1/10,一般經(jīng)驗挑板尺寸不宜超過1.5米,但小編剛剛畢業(yè)時見老工程師做過懸挑2米的板,根部200mm厚,裂縫驗算通過,至今無安全問題。懸挑梁的跨高比一般為1/6。懸挑結(jié)構(gòu)的簡化計算簡圖如下圖:下面列出常規(guī)民用荷載下不同挑板長度下的板厚、配筋經(jīng)驗圖表表1懸挑結(jié)構(gòu)不必過于追求經(jīng)濟,因為其不是幾次超靜定結(jié)構(gòu),安全儲備應該比常規(guī)構(gòu)件大些,一般需要乘以一個增大系數(shù)。2、懸挑梁板的構(gòu)造 (1)懸挑板挑板的厚度確定之后,與其相鄰的作為支座的板厚
5、,應盡量與之接近,不宜厚度小很多,否則相鄰處要構(gòu)造加腋以平衡內(nèi)外負彎矩,同時也避免了挑板支座處梁受扭或者剪力墻面外受的彎矩。此外挑板的下部雖然正彎矩零,可以按照最小配筋率來配,但對于大挑板下部應該配置足夠的受壓鋼筋,以減少因板徐變而產(chǎn)生的附加的撓度,有專家建議下部鋼筋為上部受拉鋼筋的1/31/2,而且間距150m左右(間距密些為了防止混凝土開裂)。(2)懸挑梁朱總認為一般情況下,懸挑梁以承受豎向荷載為主,可考慮不按照框架梁的要求,當懸臂梁根部梁頂筋比較多時,可適當增加梁底構(gòu)造鋼筋(受壓鋼筋),以提高梁的承載力并改善挑梁根部的延性;而北京市建筑設計研究院副總工程師則認為挑梁下部受壓鋼筋應配置1/
6、2的上部鋼筋面積,以減少因徐變而產(chǎn)生的挑梁的附加彎矩。圖2.1圖2.2混凝土規(guī)范第9.2.4條規(guī)定懸臂梁的頂部鋼筋不應再梁的上表面截斷,而應下彎,角筋以外的其他鋼筋應在梁底邊錨固。如圖2.1,但規(guī)范這種做法施工復雜,當懸臂梁頂面鋼筋較多時,這種矛盾更為凸現(xiàn),目前多數(shù)施工中都會采用分離式配筋如下圖2.2。一般變截面端跨配筋示意圖如下2.3。圖2.33、其他特殊懸挑構(gòu)造(1)相交懸挑梁在建筑的角部,經(jīng)常會出現(xiàn)如圖2.4(a)(b)所示相交伸出的梁,兩根相互伸出的邊梁在角部交叉(假設伸出長度L1小于等于L2在角部交叉)。角部邊梁按剛度大小分擔荷載,在樓層角部邊梁截面尺寸一般相同。當兩方向伸出長度L1
7、與L2相等時,兩根梁的線剛度相等,則兩根邊梁平分板上傳來的荷載,此時為雙向懸挑梁關系; 當兩方向伸出長度L1與L2不等時,則L1方向的梁相當于主( 框架) 梁,L2方向的梁相當于次( 框架) 梁,此時為主次梁關系。當兩個方向長度相差不是很大的情況下,長跨的梁仍有懸挑受力的成份,此時需要通過計算復核是否為雙向懸挑關系。在實際設計過程中,有工程師在進行梁配筋時,往往認為此結(jié)構(gòu)均為雙向懸挑梁,從而將圖2.4中相互伸出梁均按懸挑構(gòu)件編號,此時的梁在實際受力時存在較大安全隱患。若編號為懸挑構(gòu)件,則在兩根梁的相交角點處,兩邊梁的鋼筋均按圖2.3 中懸挑梁端部進行構(gòu)造,而此構(gòu)造上部和下部鋼筋均是按彎矩為0的
8、考慮,因而不能承擔彎矩。而實際計算時,在兩根梁相交的角部往往存在彎矩和剪力,故此處存在安全隱患。建議在設計相交伸出梁時,將L1方向的梁編號為懸挑梁,L2方向的梁編號為框架梁。同時,根據(jù)結(jié)構(gòu)雙向伸出梁的受力特點,當結(jié)構(gòu)為雙向懸挑梁時,在配筋時可有意加強L1與L2方向梁的底筋; 當結(jié)構(gòu)為主次梁時,在配筋時可有意加強L2方向的梁面筋。圖2.4 相交伸出梁(2)單柱雙側(cè)懸挑在屋頂構(gòu)架、雨篷等結(jié)構(gòu)設計過程中,經(jīng)常會碰到如圖2.5 所示單柱雙側(cè)懸挑結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)在配置鋼筋時應按受力要求,兩邊分別編號為純懸挑梁 XL,或者繪制專門的配筋詳圖。此時每邊的懸挑構(gòu)件縱筋均按照純懸挑構(gòu)件要求分別錨入柱子中。很多工程
9、師在結(jié)構(gòu)設計此類結(jié)構(gòu)過程中,直接將此結(jié)構(gòu)編號成 KL( 1B) ,往往造成在結(jié)構(gòu)施工過程中,梁柱節(jié)點部位均按照國標圖集 16G101-1 中的頂層中間節(jié)點的面筋及底筋連續(xù)通過柱截面,造成不能將懸挑梁的根部彎矩傳到柱中的情況,從而影響結(jié)構(gòu)安全。圖2.5 單柱雙側(cè)懸挑構(gòu)件03懸挑構(gòu)件工程施工問題呈現(xiàn)案例1:某體育場中斜向懸挑大梁箍筋配置有誤,如圖3.1圖3.1原因分析:由于懸挑大梁是斜向上的,與柱不是正交,因此按照圖3.1所示的箍筋配置,則會出現(xiàn)支座附近梁的上下部箍筋間距不均勻,且梁的下部箍筋間距很大,不滿足規(guī)范要求,或在梁的上部箍筋間距很密甚至是擺放不下,施工困難的情況。改進措施:將箍筋垂直地面
10、配置于梁中,此時可保中箍筋間距均勻,滿足規(guī)范要求;斜度較大時,可保證梁上部箍筋間距滿足規(guī)范要求的情況下在梁的下部適當增加箍筋,箍筋應當做成封閉箍,箍筋四角應鉤住梁的縱向受力鋼筋和腰筋,此箍筋間距應滿足規(guī)范要求,如下圖3.2圖3.2案例2:某項目通道口上方混凝土雨篷整體塌落。經(jīng)專家調(diào)閱設計圖紙和現(xiàn)場踏勘調(diào)查,雨篷塌落主要原因是:雨篷設計做法為與陽臺一起現(xiàn)澆,實際施工為后澆筑,且未經(jīng)設計認可;鋼筋連接改用植筋方式,且鋼筋排數(shù)、位置、間距均與設計不符;植筋錨固深度不符合規(guī)范要求;雨篷面層做法與設計不符,荷載超過設計要求;新舊混凝土交界面未做鑿毛處理。04總結(jié)在建筑結(jié)構(gòu)設計過程中,鋼筋混凝土懸挑梁、懸
11、挑板等懸挑構(gòu)件是最常用的構(gòu)件類型之一?,F(xiàn)行結(jié)構(gòu)設計規(guī)范對鋼筋混凝土懸挑構(gòu)件沒有特別明確的規(guī)定,以致在實際工程設計中常會出現(xiàn)各類問題,諸如構(gòu)造配筋不足,結(jié)構(gòu)安全無法保證;有些構(gòu)造配筋過于保守,造成結(jié)構(gòu)施工困難,更造成不必要的浪費等。(一)對于懸挑構(gòu)件我們更應該從以下方面來把控:1、懸挑部位應采取降低結(jié)構(gòu)自重的措施;2、懸挑部位結(jié)構(gòu)宜采用冗余度較高的結(jié)構(gòu)形式;3、結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移計算中,懸挑部位的樓層宜考慮樓板平面內(nèi)的變形;4、7度或8度抗震設計時,懸挑結(jié)構(gòu)應考慮豎向地震的影響;5、抗震設計時,懸挑結(jié)構(gòu)的關鍵構(gòu)件以及與之相鄰的主體結(jié)構(gòu)關鍵構(gòu)件的抗震等級宜提高一級;6、在預估的罕遇地震作用下,懸挑結(jié)構(gòu)
12、關鍵構(gòu)件的承載力應符合不屈服的要求。(二)對于懸挑構(gòu)件常出現(xiàn)的工程問題總結(jié)如下:1、抗傾覆能力不足2、模版支撐方案不當3、主筋放置不當(錯位、變形)4、施工超載5、拆模過早參考文獻:1、朱炳寅,建筑結(jié)構(gòu)設計問答及分析(第三版)M,中國建筑工業(yè)出版社社.2、混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范(2015年版):GB50010- 2010S,中國建筑工業(yè)出版社.3、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程:JGJ3-2010S,中國建筑工業(yè)出版社.4、劉錚,建筑結(jié)構(gòu)設計快速入門(第二版)M,中國電力出版社5、百度文獻6、張志剛,鋼筋混凝土懸挑構(gòu)件設計中的若干構(gòu)造分析J 建筑結(jié)構(gòu),2018,48(增刊),580-590.內(nèi)容源于網(wǎng)絡,僅作分享使用,如有侵權(quán),請聯(lián)系刪除