坡屋面框架結(jié)構(gòu)

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1、坡屋面框架結(jié)構(gòu)?Strat后處理生成的坡屋面三維實(shí)體圖：(點(diǎn)擊放大)?1、工程概況及背景?該工程建于安徽蚌埠市，為帶坡屋面的多層框架結(jié)構(gòu)，為一整體建筑分縫斷開后的一個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)。在工程結(jié)構(gòu)封頂后，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)梁多處出現(xiàn)裂縫。為分析裂縫產(chǎn)生的原因，用Strat軟件進(jìn)行多方面的分析。原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，由于現(xiàn)有各軟件不能計(jì)算坡屋頂，頂層坡屋頂沒有計(jì)算，僅將坡屋頂?shù)暮奢d作為均布荷載加在下一層樓面上。而在結(jié)構(gòu)布置中，坡屋面層增加了很多短柱，改變了傳力途徑，這種簡(jiǎn)化計(jì)算方法明顯存在誤差。坡屋面下一層結(jié)構(gòu)坡屋面結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)橫切面??2、Strat軟件結(jié)構(gòu)計(jì)算利用Strat軟件的空間三維建模功能，對(duì)結(jié)

2、構(gòu)不作任何簡(jiǎn)化，完全按坡屋面的實(shí)際情況建模。并利用軟件空間曲面導(dǎo)算面荷載的功能精細(xì)地導(dǎo)算坡屋面分布恒載和活荷載。原設(shè)計(jì)計(jì)算將坡屋頂層不計(jì)算，計(jì)算模型過于粗糙。為對(duì)比計(jì)算結(jié)果，同時(shí)用TBSA將坡屋頂作為一個(gè)平屋面進(jìn)行對(duì)比計(jì)算。對(duì)于結(jié)構(gòu)底層，由于受坡屋面的影響小，兩種計(jì)算方法的配筋基本一致。由于Strat按新規(guī)范計(jì)算，TBSA仍按89規(guī)范計(jì)算，Strat的配筋比TBSA的偏大。對(duì)于坡屋面的下一層，受坡屋面的影響顯著。Strat的計(jì)算計(jì)算中考慮到了坡屋面的斜梁的起拱作用，主要受力梁的配筋顯著減小?？紤]不同規(guī)范的差異，最大處相差一倍以上。對(duì)于坡屋面本身，TBSA的配筋也普遍比Stra

3、t大。尤其是支撐斜梁的縱向主梁，TBSA的結(jié)果超出Strat很多。TBSA一層配筋(局部)Strat一層配筋(局部)TBSA坡屋面下一層配筋(局部)Strat坡屋面下一層配筋(局部)TBSA坡屋面層配筋(局部)Strat坡屋面層配筋(局部)?兩種模型計(jì)算的差異，可以通過Strat計(jì)算豎向恒載作用下的內(nèi)力分布情況說明。如下圖所示，在重力荷載作用下，由于斜梁的起拱作用，坡屋面立柱的軸力為拉，且拉力達(dá)到10T(同時(shí)鄰近結(jié)構(gòu)柱軸力也僅為30T)。也就是說，小立柱不但沒有將坡屋面的荷載傳到下一層，反而減小了下一層水平梁的受力。(計(jì)算模型采用剛性樓層假定，按剛性樓層假定，樓面內(nèi)的水平力由

4、平面內(nèi)剛度極大的樓板承擔(dān)，因此水平梁的軸力為0)。如此同時(shí)，坡屋面本身的重力作用，和通過小立柱承擔(dān)的下一層結(jié)構(gòu)的荷載，部分轉(zhuǎn)化為斜梁的軸向壓力，因此減小了斜梁的彎矩和剪力。對(duì)于混凝土梁，壓力作用是有利的，能顯著減小截面的彎、剪配筋。Strat軟件的梁配筋計(jì)算時(shí)，加入了軸力因素。原設(shè)計(jì)中，立柱按受壓配筋，未進(jìn)行軸拉驗(yàn)算，必然存在安全隱患。通過該工程的計(jì)算表明，對(duì)于坡屋面結(jié)構(gòu)，將荷載疊加到下一層，或?qū)⑵挛菝胬接?jì)算，均不能正確反應(yīng)結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況。按這種方法設(shè)計(jì)，均可能存在安全隱含。尤其對(duì)于多層結(jié)構(gòu)、小型結(jié)構(gòu)，這種坡屋面的影響更不能忽視。3、Strat計(jì)算坡屋面陽光照射下的溫度

5、作用該工程結(jié)構(gòu)封頂時(shí)正值夏季。裸露的坡屋面在陽光直射下，溫度會(huì)高于下部結(jié)構(gòu)的溫度而產(chǎn)生膨脹。對(duì)于這種三面找坡的坡屋面結(jié)構(gòu)，屋面的膨脹會(huì)在下部樓面的縱、橫向梁內(nèi)產(chǎn)生軸向拉力。不能排出這種由溫度產(chǎn)生的軸向拉力導(dǎo)致梁開裂的可能。Strat計(jì)算時(shí)，取消剛性樓層假定，按實(shí)際情況布置樓面樓板、和坡屋面的屋面板。在屋面樓板中加上溫度荷載，并將溫度荷載作為在恒、活、風(fēng)、地震之外的獨(dú)立荷載工況。在后處理構(gòu)件配筋時(shí)，將溫度荷載作為一種活荷載參與荷載組合，考慮梁的軸力作用，計(jì)算梁的拉彎、拉剪作用下的配筋。計(jì)算結(jié)果表明，考慮溫度作用后，梁、柱配筋會(huì)有所增加。但考慮到當(dāng)時(shí)結(jié)構(gòu)荷載未達(dá)到全部的設(shè)計(jì)荷載，

6、且原設(shè)計(jì)中的配筋富余，溫度作用不會(huì)導(dǎo)致梁的開裂。在屋面溫度作用下，結(jié)構(gòu)的變形如以下各圖。屋頂溫度作用下結(jié)構(gòu)整體、縱切面、橫切面變形圖