廣州東方賓館會展中心大跨度預應力空間桁架錨固端支座的構(gòu)造處理

1、1廣州東方賓館會展中心大跨度預應力空間桁架錨固端支座設計廣州東方賓館會展中心大跨度預應力空間桁架錨固端支座設計[摘要]在鋼結(jié)構(gòu)中施加預應力，可有效地改善結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布，提高鋼材利用率，提高結(jié)構(gòu)剛度，降低支座處水平外推力。但由于鋼結(jié)構(gòu)截面小，剛度差，而預應力鋼結(jié)構(gòu)支座處錨固端處拉力往往很大，因此，預應力鋼結(jié)構(gòu)錨固端支座的設計一直是鋼結(jié)構(gòu)工程界的重點、難點。本文結(jié)合工程實踐，系統(tǒng)地介紹了預應力空間鋼桁架的一種新型的錨固端支座節(jié)點的設計方法、優(yōu)

2、點及特點。[關鍵詞]預應力鋼桁架錨固張拉力1、工程概況、工程概況廣州某改擴建工程，四周有建筑物，且土建混凝土柱距離東樓主體建筑僅3米，上方有很多管線。施工條件復雜，材料進場及運輸、施工吊機的布置等都比較困難。是東方賓館為廣州春交會提供的最后一次舉辦場地，由內(nèi)庭改建而成，四周有建筑物。會展中心屋蓋頂為上人綠化屋面。屋蓋外圍尺寸約為68.4x48m。柱網(wǎng)基本尺寸為41.2x9m，有部分開間不規(guī)則。屋蓋桁架下弦標高為8.3m，建筑限定桁架矢高

3、不得超過3.6m（不含屋蓋樓面）。本建筑物為典型重載大跨結(jié)構(gòu)。2、結(jié)構(gòu)設計、結(jié)構(gòu)設計2.1結(jié)構(gòu)選型結(jié)構(gòu)選型本工程屋蓋由于跨度達41.2m，荷載大，上人綠化屋面荷載超過12.55kNm2平面長寬比達1.5用普通平板網(wǎng)架的做法不再經(jīng)濟。故樓蓋結(jié)構(gòu)形式采用相貫鋼管制作的正交主次桁架結(jié)構(gòu)。主桁架截面為三角形的空間桁架。為了控制在重載下的結(jié)構(gòu)變形，減少用鋼量，在軸線1B~1G處的主桁架下弦施加了預應力。次桁架為與主架等高的平面桁架。次梁（檁條）由

4、于跨度較小，采用實腹型鋼梁制作。樓面板采用壓型鋼板和混凝土組合樓板。從本工程結(jié)構(gòu)平面布置圖來看，上弦荷載主要通過次桁架來傳遞給主桁架，傳力方式很明確，故本次計算模型不考慮主次桁架的空間協(xié)同作用，僅取一榀主桁架來進行結(jié)構(gòu)計算分析，這既比較符合工程實際，又略偏于保守，本次計算分析采用了鋼結(jié)構(gòu)設計軟件STAADPro，并采用SAP2000進行校核，計算分析表明，在主桁架下弦施加適當?shù)念A應力，不但能使結(jié)構(gòu)內(nèi)力重新分布，提高鋼材利用率，而且還能有

5、效地提高結(jié)構(gòu)剛度，有效地控制結(jié)構(gòu)變形，降低桁架跨中撓度。施加預應力前主桁架跨中撓度達237mm，施加預應力后主桁架跨中撓度僅為104mm。詳細的分析表明，這種結(jié)構(gòu)形式是合適和比較經(jīng)濟的。2.2張拉端節(jié)點構(gòu)造張拉端節(jié)點構(gòu)造由于主桁架預應力鋼絞線直接錨固在桁架支座處，故主桁架張拉端支座節(jié)點除了承受支座反力、腹桿傳來的內(nèi)力外，還要承受由預應力鋼絞線傳來的很大軸力（約4500kN），故支座處的力學驗算也需分為三個階段來考慮，其一是預應力筋錨固端

6、到支座節(jié)點的節(jié)間構(gòu)造的驗算，其二是支座處斜腹桿與弦桿相貫節(jié)點的驗算，其三是支座節(jié)點處至第一節(jié)間的過渡構(gòu)造驗算。這將導致支座處的構(gòu)造處理十分復雜，但由于本工程的特殊性，工期很急，無法采用鑄鋼節(jié)點，故為保證支座節(jié)點滿足承載力的要求，安全可靠，我們利用現(xiàn)有的材料、設備對張拉端支座的構(gòu)造、工藝進行了特殊處理，張拉端支座的具體構(gòu)造見圖（a），支座節(jié)點處的弦桿是由?299X15、?450X20內(nèi)外兩個套管通過加勁肋、隔板連接而成的一個整體，節(jié)點處斜

7、腹桿與內(nèi)外套管焊合整體中的大管直接相貫，形成一個空間KK型節(jié)點。支座節(jié)點的驗算過程如下：1預應力錨固端到支座節(jié)點的節(jié)間構(gòu)造驗算：為保證內(nèi)外套管受力均勻，變形一致，采用六片加勁肋及兩塊端板把內(nèi)外套管焊合成一個整體。此節(jié)間長細比很小，穩(wěn)定系數(shù)近似取，則其穩(wěn)定驗算可近似?。?.1??3根據(jù)沖剪破壞機理：（3）iiiyidtFN???2002sin2sin13??這里，?。篿=12；（4）outinAANn??0式中，N0—有效預應力張拉力；A

8、in，Aout—分別為內(nèi)外套管的截面面積。根據(jù)式（1）、（2）、（3）及式（4）的計算結(jié)果，張拉端支座節(jié)點不失效的條件為：N1≤1737kN，N2≤1963kN，根據(jù)主桁架的內(nèi)力計算結(jié)果：N1=338kN，N2=1805kN，滿足要求。d0（b）圓鋼管相貫節(jié)點計算簡圖3支座節(jié)點至第一節(jié)間的過渡驗算：由于支座處斜腹桿抵消了一部分張拉力，支座處第一節(jié)間的軸力降低，根據(jù)計算結(jié)果為?3509kN，滿足承載力要求，并根據(jù)工藝上的要求，為方便施工，