大跨度框架结构设计浅谈
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大跨度框架结构设计浅谈
【摘要】大跨度框架结构应用广泛，本文就其应用从多个方面进行说明，主要包括大跨钢结构的特点及应用、大跨度混凝土框架结构中设计的注意问题和解决对策、大跨度轻钢门式钢架在干煤棚的设计、格构梁式大跨度框架设计原则等内容。
【关键词】大跨度；框架；设计
一、前言
建筑行业随着我国科技的不断进步迅猛发展，大跨度框架结构设计在建筑中广泛应用，在多种建筑中都有着非常明显的优势，研究大跨度框架结构设计是非常有现实意义的。
二、大跨度钢结构的特点及应用
1.大跨度结构的跨度没有统一的衡量标准，我国的《钢结构设计规范》、《网架结构设计与施工规程》将跨度60m 以上的结构定义为大跨度结构，计算和构造均有特殊规定。目前，我国以钢索和膜材做成的索膜结构最大跨度已做到320
m。
2.大跨度结构主要是在自重荷载下工作，主要矛盾是减轻结构自重，故最适宜采用钢结构。在大跨度屋盖中应尽可能使用轻质屋面结构及轻质屋面材料，如彩色涂层压型钢板、压型铝合金板等。
3.在大跨度空间结构中引入现代预应力技术，不仅使结构体形更为丰富而且也使其先进性、合理性、经济性得到充分展示。通过适当配置拉索，或可使结构获得新的中间弹性支点或使结构产生与外载作用反向的内力和挠度而卸载，前者即为斜拉结构体系，后者则为预应力结构体系。这一类“杂交”结构体系将改善原结构的受力状态，降低内力峰值，增强结构刚度、技术经济效果明显提高。
三、大跨度混凝土框架结构中设计的注意问题和解决对策
尤其要重视大跨度混凝土框架结构体系之中的配筋率，在对大跨度混凝土框架结构进行配筋的过程中，一般配筋率都相对较低，这主要是考虑到框架角柱在地震状态下所可能会受到的影响，并且还承受了双向弯矩对于框架所施加的荷载，再加上框架结构横梁本身的约束力较低的情况下，必须要让框架柱能够长时间的承受受压状态，促使框架柱本身的扭转建立最大化，这也是大跨度框架结构之中所存在的最大构件。绝大多数情况下，为了能够促使框架柱的配筋数据有效性，就必须要采取先进的计算机方式进行计算，同时为了能够促使大跨度混凝土框架结构设计能够有更大的强度，就必须要对以下几个方面的问题加以重视：
1.通常情况下，务必要针对框架的计算值进行估算处理，在估算的结果中找
出两个最不利的计算值，并且通过对误差极大的那个计算值，来对框架结构本身的数据进行测算，得出了精确的测算数据之后，才能够进行相应的配筋操作。
2.在进行配筋的过程中，务必要对于单边方向上的具体纵筋数据加以重视，要对于这部分的最少数量进行相应的控制，这对于后期的配筋操作来说，起到了良好的促进作用。
3.在进行框架柱配筋处理期间，应当要将配筋数量进行科学合理的方法，保持在1.2-1.6 倍之间，通常情况下，框架角柱都是使用1.4倍的参数，而框架的边柱则是使用1.3 倍，中柱则是使用1.2 倍。
4.箍筋的具体形式较为丰富，通常情况下，在对框架柱进行箍筋处理的过程中，都是采取井字形的措施，通过该方式所形成箍筋能够对混凝土起到更加良好的约束效果。
四、大跨度轻钢门式钢架在干煤棚的设计
1.轻钢结构是指采用变截面H型钢作门式屋架，Z型、C型冷弯薄壁型檩条、墙梁；压型钢板作屋面，墙面的轻型钢结构建筑体系。一般而言，大跨度的轻钢门式框架的构件或等截面或变截面比桁架系统更简单经济，一般跨度在50～80m为宜。门式钢架的整个构件横截面尺寸较小，可以有效利用建筑空间，从而降低结构的高度，减小建筑体积，在建筑造型上也较简洁美观，其次钢架构件的钢度较好，其平面内、外的钢度差别较小，为制作、运输、安装提供有利的条件。
2.门式钢架的结构形式多种多样。按构件体系分，有实腹式与格构式；按橫截面组成分，有等截面与变截面。轻钢门式钢架的橫截面一般为H型，少数为Z型；格构式的橫截面为矩形或三角形；按结构选材分，有普通型钢、薄壁型钢、钢管或钢板焊成。
3.门式钢架结构特点
便于拆迁，可用于临时建筑，这是其突出的特征。钢架可采用变截面，截面与弯矩成正比。除腹板高度变化外，厚度也可根据需要变化，上下翼缘可用不同截面，相邻单元的翼缘也可采用不同截面，充分做到材尽其用。钢架的腹板可按有效宽度设计，允许失稳并可利用屈曲后强度。这样，腹板的高厚比可做得比按现形《钢结构设计规范》规定的大，即腹板厚度可比一般钢构件薄。竖向荷载通常是设计的控制荷载，但当风载较大或结构较高时，风荷载是控制荷载。因结构自重很轻，地震作用不起控制作用，一般不需考虑抗震（少数情况除外），结构设计大为简便。支撑可做得很轻便。由于构件轻，支撑用张紧的圆钢即可满足要求，因钢腹板允许失稳，可将支撑直接连在腹板上，省去很多节点板。钢架的侧间钢度用隅撑来保证。这不仅省去了很多纵向钢性构件（隅撑用料很少），而且由于隅撑间距较小，钢架构件的翼缘宽度可显著减小。结构构件可全部在工厂制作，工业化程度高。结构单元可根据运输条件划分。单元之间在现场用螺栓相连，安装方便快速。基础简单，土建施工量小。
五、格构梁式大跨度框架设计原则
框架是建筑工程中最重要的结构形式之一, 在多层建筑和高层建筑中均被大量采用, 而且, 与抗震墙结合形成框架- 抗震墙体系的情况也很多, 与筒体结构结合形成框架- 筒体体系的情况也不时出现。框架结构集水平的楼盖屋盖构件与竖向的抗侧力构件于一体, 用起来很方便。但是, 对于大空间的多层或高层建筑情况,
框架结构的应用就会遇到困难, 因为按照通常做法,框架梁的跨度不易加大。框架结构应用于大空间多层或高层建筑时, 遇到的致命问题是梁柱的自重太大。因为随着跨度的增大, 梁断面的高度和宽度都要增大。同时, 当梁的断面很大时,
框架柱的断面尺寸也必定较大。大跨度框架情况下, 梁柱自重往往成为结构的主要荷载。因此, 开拓大跨度框架应用的关键, 是减小梁柱的自重, 这不仅是材料节省与浪费的问题, 更重要的是关系到结构能否正常工作。
格构梁式大跨度框架, 不仅节省了材料, 又节省了空间,而且承载能力非常好。性能之所以如此优良, 首先, 从梁中内力分布来看, 不妨以满跨均布荷载这种主要荷载情况为例。对于普通框架的梁, 弯矩图为一条二次抛物线, 两端出现弯矩峰值, 梁的上侧纤维受拉; 跨中出现弯矩峰值, 梁的下侧纤维受拉。其他断面不会出现弯矩峰值。梁两端和跨中的弯矩峰值, 与跨度的平方成正比, 当跨度很大时, 弯矩峰值大得很。格构梁式框架优良性能的根本成因, 在于其内力被调整到合理的分布。当然, 惟有设置了附加剪弯杆, 才获得了被调整的能力。被调整后的内力分布虽然复杂了许多, 但在当今计算技术面前, 这不是一个难题, 只要更合理, 能够更好地发挥材料的功能, 就是有价值的。
六、结束语
本文从多个应用方面强调大跨度框架结构设计的重要性，虽然该技术已经被广泛应用，但是在设计中仍存在许多问题。具体设计要根据工程的整体情况进行实际调整，只有这样才能让工程的整体质量有所保障。
参考文献：
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