一种大跨度钢框架结构的制作方法

本实用新型属于建筑结构设计领域，尤其涉及一种大跨度钢框架结构。

背景技术：

现行的工业厂房对跨度较大的框架结构需求量很大。目前的钢结构设计中，大跨度的网架结构，钢框架结构等大空间结构应用较多，跨度较大的钢框架厂房结构，由于荷载较大，结构比较笨重，在工程施工安装期间，容易产生难就位、不好安装的问题，甚至可能发生倒塌等事故。此外，现有钢框架结构耗材量大，成本高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种大跨度钢框架结构，旨在解决现有大跨度框架的结构笨重、施工难、安全系数低、经济性差的问题。

本实用新型是这样实现的，一种大跨度钢框架结构，该钢框架包括立柱和横梁，所述横梁两端的根部分别架设在一立柱上；其中，所述横梁根部至其最近反弯点之间的区段的梁截面设为变截面；所述横梁两相邻反弯点之间的区段的梁截面设为等截面，或者，在所述横梁两相邻反弯点之间的区段长度大于设定长度时，两相邻反弯点之间的区段的梁截面设为鱼腹式截面。

优选地，所述横梁由若干构件拼接而成；所述构件为直线段形式，且所述构件长度不超过12m。

优选地，所述构件之间的拼接形式为十字、T字型时，所述构件的长度不超过设定长度。

本实用新型克服现有技术的不足，提供一种大跨度钢框架结构，该钢框架包括立柱和横梁，所述横梁两端的根部分别架设在一立柱上；其中，所述横梁根部至其最近反弯点之间的区段的梁截面设为变截面；所述横梁两相邻反弯点之间的区段的梁截面设为等截面，或者，在所述横梁两相邻反弯点之间的区段长度较大时，两相邻反弯点之间的区段的梁截面设为鱼腹式截面；此外，所述横梁由若干构件拼接而成；所述构件为直线段形式，且所述构件长度不超过12m。

本实用新型根据框架结构的受力特点，确定合理的框架截面设计，根据结构的经济型采用变截面梁，此外，根据钢结构的施工特点，设计合理的组装方案，合理设计构件的长度，方便构件的运输和吊装，优化设计拼接点位置，使施工组装时更加安全可靠。

相比于现有技术的缺点和不足，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型用常规的结构形式、常见的构件截面型式来实现大跨度钢框架厂房结构的设计，具有易加工，自重较轻、容易运输和组装、施工安全可靠，经济实用等优点。

附图说明

图1是本实用新型实施例中钢框架的包络力图；

图2是图1中A部分的包络力图；

图3是A部分的层梁、墙柱节点输入及楼面荷载平面图；

图4是A部分的配筋包络和钢结构应力比图；

图5是A部分的理想的钢框架模型；

图6是A部分用于施工的钢框架模型；

图7是图6所示钢框架模型的参数评价数据。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1～7所示，其中，图1是本实用新型实施例中钢框架的包络力图；图2是图1中A部分的包络力图；图3是A部分的层梁、墙柱节点输入及楼面荷载平面图；图4是A部分的配筋包络和钢结构应力比图；图5是A部分的理想的钢框架模型；图6是A部分用于施工的钢框架模型；图7是图6所示钢框架模型的参数评价数据。

本实用新型公开了一种大跨度钢框架结构，该钢框架包括立柱1和横梁2，所述横梁2两端的根部分别架设在一立柱1上；其中，所述横梁2根部至其最近反弯点之间的区段的梁截面设为变截面；所述横梁2两相邻反弯点之间的区段的梁截面设为等截面，或者，在所述横梁2两相邻反弯点之间的区段长度大于设定长度(6～10m)时，两相邻反弯点之间的区段的梁截面设为鱼腹式截面。

在本实用新型的实际应用过程中，以某一厂房项目为例，建筑面积为7931m²，平面尺寸为122m*36m，共二层二跨，横梁2为18米，立柱高为8米，楼面设计活荷载为4KN/M²，楼面采用叠合楼板。

首先对横梁进行内力包络图分析。在本实用新型实施例中，通过中国建筑科学研究院编制的钢结构软件STS对横梁建立内力包络图，对构件进行截面区段划分，结果如图1所示，以图1中截取出的A部分为本实用新型的分析对象，如图2所示。

从图2中可以看出，横梁1根部部位弯矩很大，随着离根部距离的加大，弯矩很快变小，大约在1/4跨度处，弯矩变为零，称作反弯点，在本实用新型实施例中，将横梁1根部至其最近反弯点之间的区段设为变截面。

此外，横梁1两个反弯点大约1/2梁跨范围内，从反弯点开始底部弯矩逐渐增大，在梁中部附近达到最大值，中部区段考虑到施工需要，将两相邻反弯点之间的区段设为等截面，宽度较大时，也可以采用鱼腹式截面。

本实用新型所提供的大跨度钢框架结构比一般设计方法更加节省钢材，可给建设方带来较大的经济效益。

在进一步的实施过程中，考虑到施工中的表现，在本实用新型实施例中，所述横梁由若干构件拼接而成；所述构件为直线段形式，且所述构件长度不超过12m。此外，所述构件之间的拼接形式为十字、T字型时，所述构件的长度不超过设定长度(6～10m)。

在本实用新型实施例中，确定了截面样式、拼接点位置后，通过钢结构软件STS对单品钢框架建模试算，输入荷载进行计算，对构件截面和拼接点进行优化，以图2为对象，计算结果如图3所示，图3为层梁、墙柱节点输入及楼面荷载平面图。

根据图3中的初算结果，对比内力包络图和各项参数变化，重新计算，会发现原来满足要求的参数(如应力比、长细比、挠度、位移等)可能不再满足要求。对模型进行修改，重新计算，如此反复几次，取得一个比较满意的结果，如图4所示，对优化的构件截面和拼接点再行计算优化，主以控制构件应力比>0.80且<1.0，拼接点设置在反弯点或者弯矩较小处，最终得到理想的钢框架模型，如图5所示，使结构的安全性、经济性达到完美的统一。

在本实用新型的实际应用过程中，考虑到实际施工方的一些特殊要求，会对理想的钢框架模型进行一定得调整，结合项目组讨论意见和建议，再优化模型计算，得到最终模型，详细绘出框架施工图，如图6所示。这样，经过反复计算、优化、完善，本实用新型实施例中完美的钢框架施工图就出来了。

对最终模型进行参数评价，如图7所示，从图7中可以看出，本实用新型的大跨度钢框架结构，比一般设计方法可以节省钢材15％，可给建设方带来较大的经济效益。本实用新型不仅满足了建设单位对空间的要求，并且在后期的施工中表现出良好的经济性、安全性、易施工性、结构的合理性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。