本發(fā)明屬于建筑結構設計領域，尤其涉及一種大跨度鋼框架結構。

背景技術：

現(xiàn)行的工業(yè)廠房對跨度較大的框架結構需求量很大。目前的鋼結構設計中，大跨度的網架結構，鋼框架結構等大空間結構應用較多，跨度較大的鋼框架廠房結構，由于荷載較大，結構比較笨重，在工程施工安裝期間，容易產生難就位、不好安裝的問題，甚至可能發(fā)生倒塌等事故。此外，現(xiàn)有鋼框架結構耗材量大，成本高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種大跨度鋼框架結構，旨在解決現(xiàn)有大跨度框架的結構笨重、施工難、安全系數低、經濟性差的問題。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種大跨度鋼框架結構，該鋼框架包括立柱和橫梁，所述橫梁兩端的根部分別架設在一立柱上；其中，所述橫梁根部至其最近反彎點之間的區(qū)段的梁截面設為變截面；所述橫梁兩相鄰反彎點之間的區(qū)段的梁截面設為等截面，或者，在所述橫梁兩相鄰反彎點之間的區(qū)段長度大于設定長度時，兩相鄰反彎點之間的區(qū)段的梁截面設為魚腹式截面。

優(yōu)選地，所述橫梁由若干構件拼接而成；所述構件為直線段形式，且所述構件長度不超過12m。

優(yōu)選地，所述構件之間的拼接形式為十字、T字型時，所述構件的長度不超過設定長度。

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種大跨度鋼框架結構，該鋼框架包括立柱和橫梁，所述橫梁兩端的根部分別架設在一立柱上；其中，所述橫梁根部至其最近反彎點之間的區(qū)段的梁截面設為變截面；所述橫梁兩相鄰反彎點之間的區(qū)段的梁截面設為等截面，或者，在所述橫梁兩相鄰反彎點之間的區(qū)段長度較大時，兩相鄰反彎點之間的區(qū)段的梁截面設為魚腹式截面；此外，所述橫梁由若干構件拼接而成；所述構件為直線段形式，且所述構件長度不超過12m。

本發(fā)明根據框架結構的受力特點，確定合理的框架截面設計，根據結構的經濟型采用變截面梁，此外，根據鋼結構的施工特點，設計合理的組裝方案，合理設計構件的長度，方便構件的運輸和吊裝，優(yōu)化設計拼接點位置，使施工組裝時更加安全可靠。

相比于現(xiàn)有技術的缺點和不足，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明用常規(guī)的結構形式、常見的構件截面型式來實現(xiàn)大跨度鋼框架廠房結構的設計，具有易加工，自重較輕、容易運輸和組裝、施工安全可靠，經濟實用等優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中鋼框架的包絡力圖；

圖2是圖1中A部分的包絡力圖；

圖3是A部分的層梁、墻柱節(jié)點輸入及樓面荷載平面圖；

圖4是A部分的配筋包絡和鋼結構應力比圖；

圖5是A部分的理想的鋼框架模型；

圖6是A部分用于施工的鋼框架模型；

圖7是圖6所示鋼框架模型的參數評價數據。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1～7所示，其中，圖1是本發(fā)明實施例中鋼框架的包絡力圖；圖2是圖1中A部分的包絡力圖；圖3是A部分的層梁、墻柱節(jié)點輸入及樓面荷載平面圖；圖4是A部分的配筋包絡和鋼結構應力比圖；圖5是A部分的理想的鋼框架模型；圖6是A部分用于施工的鋼框架模型；圖7是圖6所示鋼框架模型的參數評價數據。

本發(fā)明公開了一種大跨度鋼框架結構，該鋼框架包括立柱1和橫梁2，所述橫梁2兩端的根部分別架設在一立柱1上；其中，所述橫梁2根部至其最近反彎點之間的區(qū)段的梁截面設為變截面；所述橫梁2兩相鄰反彎點之間的區(qū)段的梁截面設為等截面，或者，在所述橫梁2兩相鄰反彎點之間的區(qū)段長度大于設定長度(6～10m)時，兩相鄰反彎點之間的區(qū)段的梁截面設為魚腹式截面。

在本發(fā)明的實際應用過程中，以某一廠房項目為例，建筑面積為7931m²，平面尺寸為122m*36m，共二層二跨，橫梁2為18米，立柱高為8米，樓面設計活荷載為4KN/M²，樓面采用疊合樓板。

首先對橫梁進行內力包絡圖分析。在本發(fā)明實施例中，通過中國建筑科學研究院編制的鋼結構軟件STS對橫梁建立內力包絡圖，對構件進行截面區(qū)段劃分，結果如圖1所示，以圖1中截取出的A部分為本發(fā)明的分析對象，如圖2所示。

從圖2中可以看出，橫梁1根部部位彎矩很大，隨著離根部距離的加大，彎矩很快變小，大約在1/4跨度處，彎矩變?yōu)榱?，稱作反彎點，在本發(fā)明實施例中，將橫梁1根部至其最近反彎點之間的區(qū)段設為變截面。

此外，橫梁1兩個反彎點大約1/2梁跨范圍內，從反彎點開始底部彎矩逐漸增大，在梁中部附近達到最大值，中部區(qū)段考慮到施工需要，將兩相鄰反彎點之間的區(qū)段設為等截面，寬度較大時，也可以采用魚腹式截面。

本發(fā)明所提供的大跨度鋼框架結構比一般設計方法更加節(jié)省鋼材，可給建設方帶來較大的經濟效益。

在進一步的實施過程中，考慮到施工中的表現(xiàn)，在本發(fā)明實施例中，所述橫梁由若干構件拼接而成；所述構件為直線段形式，且所述構件長度不超過12m。此外，所述構件之間的拼接形式為十字、T字型時，所述構件的長度不超過設定長度(6～10m)。

在本發(fā)明實施例中，確定了截面樣式、拼接點位置后，通過鋼結構軟件STS對單品鋼框架建模試算，輸入荷載進行計算，對構件截面和拼接點進行優(yōu)化，以圖2為對象，計算結果如圖3所示，圖3為層梁、墻柱節(jié)點輸入及樓面荷載平面圖。

根據圖3中的初算結果，對比內力包絡圖和各項參數變化，重新計算，會發(fā)現(xiàn)原來滿足要求的參數(如應力比、長細比、撓度、位移等)可能不再滿足要求。對模型進行修改，重新計算，如此反復幾次，取得一個比較滿意的結果，如圖4所示，對優(yōu)化的構件截面和拼接點再行計算優(yōu)化，主以控制構件應力比>0.80且<1.0，拼接點設置在反彎點或者彎矩較小處，最終得到理想的鋼框架模型，如圖5所示，使結構的安全性、經濟性達到完美的統(tǒng)一。

在本發(fā)明的實際應用過程中，考慮到實際施工方的一些特殊要求，會對理想的鋼框架模型進行一定得調整，結合項目組討論意見和建議，再優(yōu)化模型計算，得到最終模型，詳細繪出框架施工圖，如圖6所示。這樣，經過反復計算、優(yōu)化、完善，本發(fā)明實施例中完美的鋼框架施工圖就出來了。

對最終模型進行參數評價，如圖7所示，從圖7中可以看出，本發(fā)明的大跨度鋼框架結構，比一般設計方法可以節(jié)省鋼材15％，可給建設方帶來較大的經濟效益。本發(fā)明不僅滿足了建設單位對空間的要求，并且在后期的施工中表現(xiàn)出良好的經濟性、安全性、易施工性、結構的合理性。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。