大悬挑钢筋混凝土桁架结构的设计和应用 Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｒｕｓｓ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｌａｒｇｅ Ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ ●彭连胜李小茜●Ｐｅｎｇ Ｌｉａｎｓｈｅｎｇ Ｌｉ Ｘｉａｏｑｉａｎ 【摘 要】本文结合广州市某汽车文化商贸中心结构设计实 例，通过方案比选，选用钢筋混凝土桁架结构解决了大悬 挑的问题，以供同行参考。 此外由于悬挑的作用，１８ ｍ跨次粱跨中弯矩比相应 小，最大高度为１２００ｍｍ），最大面筋为１８ ２５，配 筋率１．７％，挠度裂缝也能很好地控制在规范要求范 围之内。 的简支梁减小很多，梁截面采用３００ ｍｉｌｌ×９００ ｍｍ， 考虑施工起拱，就能满足大跨度强度、裂缝、挠度 ［关键词】大跨度大悬挑桁架结构 【ＡｂｓｔｒａｃｔＩ Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｃｕｌｔｕｒｅ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ｃｅｎｔｅｒ ｉｎ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ，ｃｈｏｏｓｅｓ ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｔｒｕｓｓ ｓｔｕｒｃｔｕｒｅ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ，ｆｏｒ ｃｏ— ｕｎｔｅｒｐａｒｔｓ ｔｏ ｃｏｎｓｕｌｔ． 【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】１ａｒｇｅ ｓｐａｎ，ｌａｒｇｅ ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ，ｔｒｕｓｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ 一、工程概况 本工程为汽车文化商贸中心，位于广州市番禺 区。主体为八层框剪结构，地下２层，±０．００以上 建筑总高度为２８ ｍ，其中首层６．５ ｍ，标准层高 ５．５ ｍ，顶层为５ ｍ。主体建筑周边悬挑，最大悬挑 长度达７ ｍ，见图１，悬挑部分主要使用功能为汽车 展览、种植屋面以及放置冷却塔（右侧悬挑７ ｍ部 分）。建筑使用功能所要求的重荷载、大跨度以及建 筑立面造型新颖所要求的大悬挑，是对结构设计的 一大考验。 ｌ屋面层结构、Ｆ面图（局部图） 二、设计方案比选 结构设计方案对施工难易程度、工程造价等影 响巨大。为实现大悬挑，结构设计过程中先后考虑 了三种主要方案。 方案一：直接采用钢筋混凝土悬挑梁，截面高 度直接由强度和刚度计算确定。上下两侧悬挑长度 和荷载相对较小，梁截面选用３００ ｍｍ×９００ ｍｍ， ８．４ｍ柱跨中每２．８ ｍ布置一次梁，并在主悬挑梁端 部布置端柱以联系上下各层。经核算，主梁支座处 面筋最大为１０ ２５（ＨＲＢ４００，余同），次梁为８ ２５。 等要求，跨中最大配筋率才１．８５％。此方案设计简 单，施工方便。 右侧悬挑部位，悬挑长、荷载大，初步设计为 １２．６Ｉｌｌ跨等距（３．１５ ｍ）加３道次梁并延伸至相邻 跨，经核算悬挑梁根部高度需ｌ ４００ ｍｍ以上，梁配 筋率大，挠度和裂缝均难以满足，且１ ４００ ｍｍ的梁 高己影响建筑空间使用，故此方案排除。 方案二：采用型钢混凝土粱，对右侧７ ｍ大悬 挑混凝土梁内置适当大小的钢骨并延伸至相邻跨， 能大大提高悬挑梁抗弯承载力、抗剪承受力，有效 减小悬挑梁截面的尺寸。考虑到需要配置钢骨的悬 挑梁根数较多，施工难度及工程造价均较大，此方 案排除。 方案三：采用悬挑的钢筋混凝土桁架结构。在 屋面层和构架层之间布置三榀桁架，桁架之间通过 采取Ｙ向主次梁连接、增加板厚和配筋率等构造措 施加强联系。每榀桁架由斜杆（利用建筑平面，正 好在屋顶层悬挑部分有砖墙分隔处布置，不影响建 筑使用）、上弦杆（钢筋混凝土框架梁，位于屋顶层 结构平面，受轴拉力，也作为楼层梁承担竖向荷载）、 下弦杆（屋面层框架梁，受压），竖杆（框架柱）组 成。在悬挑梁端部还布置了不落地的吊柱把上下层 连成一体，使右侧悬挑部分形成了一个完整的钢筋 混凝土桁架，以实现大悬挑的可能，平面图见图ｌ。 此方法充分利用了建筑使用功能，在造价增加甚微 的情况下能够很好地实现建筑立面效果，性价比较 高，推荐采用。 三、对方案三大悬挑钢筋混凝土桁架结构的设计与 分析 采用的计算分析软件为ＳＡＴＷＥ和ＥＴＡＢＳ，ＳＡＴＷＥ （刚性楼盖）主要用于非桁架部分的分析和配筋， ＥＴＡＢＳ（弹性楼盖）则主要用于桁架部分的计算分析， 两者均按整体模型进行。桁架中各构件均按杆系构 件输入，其中斜杆ｘＧ截面为４００ｍｍ×８００ｍｍ。截取 ＥＴＡＢＳ软件最典型的一榀桁架，剖面图和（恒载＋活 载）工况（简写为Ｄ＋Ｌ）下轴力图见图２。 主要受拉杆件计算：ｘＧ斜杆在（Ｄ＋Ｌ）作用下 最大轴拉力为１ ４７１ ｋＮ，配筋２２ ２５，最大裂缝宽 度０．１６９ ｍｍ；屋顶层框架梁ＫＬ８（上弦杆，４００ ｍｍ Ｘ ８００ｍｍ）偏心受拉，跨中最大设计弯矩４２７ｋＮ・Ｉｌｌ， （Ｄ＋Ｌ）工况下最大轴拉力为９８ｌｋＮ，配筋１６ ２５， 裂缝宽度０．１３８ ｍｍ；两者均满足规范要求。 通过布置此桁架结构，７ｍ跨大悬挑粱支座负弯 矩大为减小，根部最大高度减小至ｌ３００ｍｍ（位于二 层即端柱生根层，其他层该位置悬挑梁截面有所减 ７６ 泉 Ｌ８ ２８ Ｏ０ 口层Ｉ（Ｌ２３ １ ７ ５０ ＫＺ２ ＫＺ７ ＤＺ１０ Ｚ￣ＫＬ２３ １ ２ ００ ，＝脉Ｌ２ｊ ６ ５０ 图２剖面图和桁架构件轴力图（Ｄ＋Ｌ） 四、结语 （１）通过钢筋混凝土桁架结构，将大跨度悬挑 的弯矩转换为杆件轴力传递到内排的梁柱上，不仅 使构件的受力合理，也有效地控制了挠度。对其中 受拉较大的构件，可适当增大截面尺寸或配筋率以 控制裂缝。 （２）有条件的较大跨度悬挑梁端部宜设置不落 地的端柱拉结，以提高悬挑部分的整体性，在强度 和刚度方面留有富余。 （３）当几层悬挑梁设置有端柱上下联系时，由 于各层支撑柱轴向变形引起端柱传递一定得压力， 致使底层悬挑粱承受的悬挑力较大，应加大该悬挑 粱截面（或配筋），也可以采用端柱后浇的办法减少 柱轴向变形引起端柱内力累积现象。 （４）本工程抗震设防烈度７度（０．１ ｇ），属于 《高规》（２０１０版）所规定“７度（０．Ｉ５ ｇ）、８度抗 震时应计入竖向地震作用”范围之外，但因最大悬 挑长度达到了７ｍ，设计分析计算时考虑了竖向地震 作用。 （５）桁架与桁架之间在水平方向宜有足够的拉 结，使之能相互协调以提高悬挑部分整体性。 （６）重视上弦（受轴拉力）所在的楼盖混凝土 的裂缝控制，可采取有效措施改善混凝土工作条件。 参考文献 ［ｉ］朱炳寅．建筑结构设计与问答［Ｍ］．北京：中国建 筑工业出版社，２００９． ［２］路兢，孙文波等．乐山大佛博物馆结构设计［Ｊ］． 低温建筑技术，２Ｏ１ １（１）：７０—７２． ［３］刘臣，刘文明，等．深圳证券交易所广场结构设计 ［Ｊ］．建筑结构，２０１１（４）：３３６ ３４３． （作者单位：汕头市建筑设计院。广州５１０６５０）
