悬挑框架结构设计的探讨

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摘要：自改革开放以来，我国的建筑事业得到了空前的发展。但是，由于施工技术比较落后，在进行工程施工时，还是存在着一些问题，其中建筑工程中的大跨度转换问题一直都没有得到很好地解决。随着科学技术的不断进行，人们在实践中对已有的施工技术进行一定的改进和完善，在悬挑框架结构设计中，采用型钢混凝土组合框架很好的解决了在进行工程施工中存在的部分问题。本文通过对悬挑框架结构设计的主要内容进行简要的介绍，总结了在进行悬挑结构施工时出现的问题和解决措施。

关键词：悬挑结构 悬挑框架 结构设计

在进行建筑结构设计的时候，悬挑梁由于悬挑长度过大对周边的建筑和建筑自身的结构有着仪的影响，而且悬挑结构下部的体积往往比上部的体积小，这也给施工工程带来了一定的难度，因此为了保障建筑的结构问题，我们通常都会采用悬挑框架的结构形式对其悬挑结构进行一定的加固，从而提高建筑结构的强度，使其在建筑工程的结构不容易被破坏。下面我们就以工程项目为例对其进行分析研究。

一、案例概况

在建筑工程中的悬挑结构一直是一个重要的施工环节，因此在工程时候中我们要对其进行一定的分析和处理，以免在工程施工的时候出现问题。现有某办公楼，在进行建筑施工的时候，建筑立面主要采用的是清水混凝土施工材料对其进行工程施工，其中工程中建筑面积为五万平方米左右，而且是由三个独立的结构单元组成，因此我们就要采用悬挑框架结构对其进施工，从而使得这三个独立的单元可以实现大跨度结构的转换，保证工程可以顺利的实施。

二、结构方案的确定

由此可见，该工程采用的是悬挑结构设计，来对施工工程的大跨度结构转换的问题进行很好的解决，因此在进行设计的时候将底层设置成为一个稳定性极强的底盘，然后工程的建筑体积再由下往上逐渐的增大，而且为了保障建筑结构的抗震性，我们在进行工程施工的时候，各方面的竖向施工结构，都要具有一定的连续性，使得建筑结构的强度时刻保持在一种均匀的状态下，否则在长期的使用中，建筑结构会影响受力不均匀，而发生悬挑结构弯曲的现象，这不但影响了人们的正常办公，还对建筑结构的使用寿命有着严重的影响。但是在这么复杂的建筑平面中进行悬挑框架结构设计，也给施工工程带来了较大的难度。

因此，我们为了保证工程的结构质量，在进行工程施工的时候，采用的是大型悬挑结构设计，并且在工程施工前，对施工工程的进行情况进行分析设计，从而在众多的建筑施工方案中找到一种合适的施工方案。

三、构件设计

1、长悬挑构件的设计

在设计中，一般如果要采用大悬挑结构方案时，悬挑梁处采用预应力混凝土结构，但是在设计中由于把屋面当作建筑的第五立面来处理，亦采用清水混凝土屋面，使得在长悬挑构件中设置预应力的想法不能被采用。在计算过程中，先采用了斜柱加悬挑梁的形式进行试算，结果显示梁超限严重。

悬挑框架的受力相当复杂，悬挑框架结构是附属在主体结构上的结构，由于单侧悬挑框架的出现导致结构刚心和重心的偏离，尤其是随着悬挑长度的增加其偏心也会增大。相对常遇的规则结构而言，悬挑结构需要考虑这种偏心产生的弯矩作用，尤其是在竖向地震作用下，通过悬挑框架柱传力，整个悬挑框架结构共同作用，然后再将力传到主体结构上去。经计算分析，悬挑框架产生的倾覆弯矩对主体结构的影响：①它将会使主体结构与悬挑框架结构相邻的近端柱竖向压力增大，远端柱的压力减小，从本工程计算结果得出远端的个别顶层柱出现了受拉的情况，由于混凝土的受拉性能较差，对此类柱我们采用了芯柱及按拉弯构件验算；②而近端柱在悬挑框架的倾覆弯矩作用下其压应力增大了控制近端柱的轴压比超限，若采用增大柱截面可有效的降低轴压比，但考虑到空间的视觉感观，没有采用此做法，而是同样采取了芯柱的做法，同时还提高了柱子的体积配筋率；③而在顶层中部的柱子在这种偏心的弯矩作用下仍为压弯构件，没有出现受拉的情况，对于此类柱就相当于“卸荷”，本工程对这类柱子没有做特殊处理。

2、局部转换析架的设计

析架在本工程中属于重要构件，为了充分考虑各种不利因素的影响在计算中考虑双向地震的作用及偶然偏心的影响，作为大跨度构件同时还要考虑竖向地震的作用。当采用SATWE软件计算分析析架时，选用各工况下的最不利内力组合，根据结果分析，上弦和下弦的轴力均为零，显然是不正确的。主要是因为SATWE在计算模型时是以梁单元考虑的，而梁单元对水平杆件的轴力是忽略的；腹杆的轴力不为零是由于腹杆在计算模型中作为斜撑和柱子一样，同不为零。

在设计中采用了型钢混凝土构件，也就是说转换析架的上弦，腹杆和下弦都采用型钢混凝土。主要原因是：转换析架的下弦承受很大的拉力，如果采用混凝土构件，下弦的抗拉性能及下弦处的节点就不能得到保证，所以采用型钢混凝土以改善混凝土的抗拉性。上弦虽然说主要是受压，但是腹杆有拉杆也会作用到上弦节点处，所以上弦也采用型钢混凝土；同理腹杆有拉杆有压杆用，故也采用了型钢混凝土。为便于型钢混凝土析架与支撑转换析架的混凝土柱连接，亦采用了型钢混凝土。

型钢混凝土的特点混凝土是指在混凝土结构中主要配置型钢，并配有一定横向箍筋及纵向受力钢筋的结构，是钢与混凝土组合结构的一种主要形式。型钢混凝土结构具有良好的耐火性和耐久性、节约钢材、受力性能好，还具有承载力高、施工周期短和抗震性能好等优点，由于竖向构件的不连续，结构抗扭性能较差，为此在剪力墙底部的加强区和非加强区均加强了构造措施，加强区的水平、竖向的配筋率均不小于0.6%，非加强区为0.4%。析架上下弦所在的楼层楼板也做了局部的加强。现浇混凝土板厚为180，并且在此范围内的板钢筋双层双向设置，最小配筋率为0.4%，，以抵抗板内可能出现的拉应力。

四、加强措施

在进行工程施工中，采用悬挑框架结构设计，有效的解决了工程项目中大跨度转换设置的问题，进一步加强工程项目的结构，但是其中还是存在许多不足，从而影响建筑结构的稳定性和抗震性，因此面对这些不足的因素，我们主要采用的是措施有：

1、由于在进行悬挑结构设计的社会对工程的主体有着不良的影响，降低了建筑结构的抗震性。因此我们在进行悬挑梁设计的时候，在挑梁的端部设置钢筋混凝土柱，使其起到一定的加固作用，从而提高进行的抗震性。

2、在对建筑工程进行局部转换的时候，采用局部转变析架也可以有效的增强建筑结构的稳定性；

3、在进行施工前，一定要根据实际情况对工程项目的各个单元进行详细的计算分析，从而保证在进行建筑施工的时候，不会出现问题，使得工程项目可以顺利完成。

五、结语

综上所述，本文仅对悬挑结构的整体性能做了初步的分析，尚存在许多方面的问题有待进一步的探讨，在以后类似的工程中关于悬挑部分对结构的静力特性、动力特性、地震响应和风振响应的影响还有待更深层次的研究。

参考文献

李为国.某大悬挑建筑的结构设计与分析[J]. 福建工程学院学报. 2011（01）

吴兴昌.病房楼大悬挑框架结构型式的设计特点分析[J]. 中国医院建筑与装备. 2011（04）