钢梁与钢骨柱框架在大跨度屋面结构上的应用

陈 兴 雷

(江苏中森建筑设计有限公司，江苏 镇江 212009)

钢梁与钢骨柱框架在大跨度屋面结构上的应用

陈 兴 雷

(江苏中森建筑设计有限公司，江苏 镇江 212009)

以某中学食堂、风雨操场项目为例，通过对整个建筑结构设计要求的分析，采用了钢梁与钢骨柱框架结构的方法，实践表明采用该方法解决了结构受力的难题，同时经济美观。

大悬挑屋面，钢梁，钢骨柱，框架结构

1 工程概况

某中学食堂、风雨操场项目是一幢4层建筑物，占地面积2 956 m2，总建筑面积6 998 m2。1层、2层是学生食堂，3层是室内运动场，4层是夹层，作为健身房使用。3层平面图见图1，剖面图见图2。

整个建筑的结构特点是：平面规则，纵横两个方向的柱网间距多数为8 m，屋面有五个开间跨度为32 m，屋面四周设挑檐，西侧最大悬挑跨度为8 m，同时屋面呈折线形，东西两头高，中间低。建筑要求外露的屋面越薄越好，呈现出“轻、薄”的视觉效果。

本工程抗震设防类别为乙类，设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.15g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅲ类。本工程采用框架结构，框架的抗震等级为一级，屋面钢梁的抗震等级为三级。

2 屋面结构方案选择

为了满足建筑设计的要求，采用H型钢梁作为屋面受力构件，不采用外观厚重的网架、桁架等屋面结构型式。

屋面钢梁与框架柱顶的连接有两种方式：铰接和刚接。

常用的方法是铰接，这样做节点做法简单，柱顶预埋一定数量的螺栓和钢板与钢梁连接即可。

当柱顶采用铰接方式时，中间横向跨度32 m的四跨类似于排架结构，但就整体来讲，纵横两个方向的框架结构还是完整的，故最大层间位移角还是按照框架结构的1/550控制。计算结果表明，升至屋面的框架柱的截面尺寸需做到1 200×1 200，同时钢梁尺寸也较大，32 m跨的钢梁最大尺寸为H1 500×400×20×30，平面尺寸简图见图3。

上述做法的构件尺寸较大，不能满足建筑“轻、薄”的要求。故实际工程采用了柱顶刚接的做法。

柱顶刚接的节点做法是：柱内十字型钢与钢梁焊接连接，此节点在厂里制作好送到现场安装，柱内十字型钢长度为二层框架梁底标高至柱顶。

按柱顶刚接的模式计算，构件尺寸可缩小不少。框架柱尺寸做到600×600就能满足要求，考虑框架柱要内置十字型钢+500×200×16×20，根据钢骨柱的构造要求，框架柱尺寸改为800×800。32 m跨钢梁尺寸为H800×300×16×20，平面尺寸见图4。

钢骨柱与钢梁刚接连接的做法见图5。

框架柱内的钢骨不参与结构计算，仅作为构造设置。

钢梁上间隔1.50 m左右设置C型钢檩条，檩条型号为C300×80×20×2.5，檩条上铺100厚夹心彩钢板作屋面。

3 结论及建议

采用钢梁+钢骨柱的屋面结构，很好地满足了建筑对大跨度、大悬挑屋面“轻、薄”的视觉要求，32 m跨钢梁的高度仅800 mm，悬挑8 m的钢梁高度仅600 mm。造价经济。

施工最大难度在钢骨柱，好在现在钢骨混凝土技术已较成熟，经过努力，顺利的完成了施工。建成后，达到了预期的设计效果。

[1] GB 50011—2010，建筑抗震设计规范[S].

[2] GB 50017—2003，钢结构设计规范[S].

[3] YB 9082—2006,钢骨混凝土结构技术规程[S].

[4] JGJ 138—2001，型钢混凝土组合结构技术规程[S].

Application of steel beam and steel reinforced concrete column frame in long-span roof structure

Chen Xinglei

(JiangsuZhongsenArchitecturalDesignLimitedCompany,Zhenjiang212009,China)

Taking a middle school cafeteria, gymnasium project as an example, through the analysis on overall building structure design requirements, adopted the method combining with the steel beam and steel reinforced concrete column frame structure, the practice showed that using this method solved the problem of structure stress, at the same time, economic and beautiful.

large cantilevered roof, steel beam, steel reinforced concrete column, frame structure

2015-03-02

陈兴雷(1968- )，男，高级工程师，国家一级注册结构工程师

1009-6825(2015)14-0027-02

TU375

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