BICP银泰建构集团专注工业建筑高效结构与长寿命地坪重点服务冷链物流和先进制造业

工业厂房 · 技术文章

预应力正交梁网的交叉节点,能全按刚接建模吗?

不能一刀切。正交梁网两个方向梁的内力按各自的刚度和连接条件分配,交叉节点取刚接还是铰接,直接改变这个分配比例;全按刚接建模,等于先把每个交叉点都能可靠传递弯矩和扭矩当成已经成立的前提,再按这个前提算内力。BICP银泰建构做这类厂房楼盖的方案分析时,先摸清节点区构造实际能提供什么连接,再定模型怎么取,并把这个假定连同依据写进提交给建设单位和设计院的书面比较结果。

作者:BICP银泰建构
回到主页
01

适用场景

工业厂房技术文章预应力正交梁网、交叉节点建模、刚接与铰接、厂房楼盖、节点刚度
02

导语

不少人把“全按刚接算”当成偏保守的选择。节点按刚接,梁端和交叉节点会多分到弯矩,跨中和另一个方向的梁少分;变的是内力往哪走,节点本身并没有因此凭空多出安全余量。构造达不到刚接时,图纸上多算的那部分落不了地,少算的那部分也没人补。

03

适合哪些项目

  • 适合:柱网规则、两个方向跨度接近、净高受限、需要双向刚度均匀的厂房和仓库楼盖,以及节点区梁高有空间做交叉构造的项目。
  • 不适合:柱网不规则;两个方向跨度相差很大,这种情况下单向主次梁的传力路径更清楚;节点区梁高差异大、两向束形难以避让。这几类项目先把几何关系理顺,再谈模型。
  • 需要先确认:抗震设防与防火要求、荷载标准值与组合、净高与机电条件、施工组织与工期,以及设计院已有的模型和节点假定。
04

节点假定为什么牵动全局

正交梁网是双向受力的楼盖,要控制的不只是某一根梁的弯矩,还有两个方向梁的内力、交叉节点的剪扭和楼盖整体变形。节点假定一动,这三项会一起变。

预应力束的空间冲突也集中在节点区。两个方向的预应力筋挤在同一小块范围,矢高(预应力筋在梁内的高点与低点之差)受梁高限制;一个方向让路,线形就得改,等效荷载(预应力筋转向时对梁产生的向上或向下作用力)和内力随之变化。实际节点的刚度在刚接与铰接之间连续变化,取哪一档,看节点区构造能提供多少转动约束。

05

节点刚度怎么定、怎么核

  1. 先定构造。节点区预应力束怎么穿、普通钢筋怎么排、混凝土能不能浇实,决定节点实际能做到什么程度的连接。
  2. 两向束形叠图查碰撞。调过矢高的方向,回到计算里按调整后的曲线复核;模型输入和版本单独留档,两版输入没对齐,结论不要混用。
  3. 按构造定模型。能可靠传弯矩的按刚接,基本只传剪力的按铰接,介于两者之间的按有限刚度。
  4. 至少按刚接、铰接两组做包络,看控制截面是否被同一组结果控制。
  5. 把节点假定、取值依据和包络结论整理成书面比较材料,与设计院对齐后再进施工图。
  6. 施工阶段,节点区的分区工序交接和逐梁安装检查要留出时间与记录。
建模方式 内力分配特征 主要控制截面 构造前提
全刚接 按梁线刚度双向分配,节点与梁端分到较大负弯矩和扭矩 梁端、交叉节点剪扭 节点能可靠传递弯矩与扭矩,锚固和浇筑质量可核查
全铰接 各方向梁按自身刚度分担,节点不传弯矩 梁跨中弯矩、挠度 构造上确实放松了转动约束
有限刚度 介于两者之间,随节点刚度取值变化 跨中与节点同时看 有节点刚度的取值依据或试验、实测支撑

节点假定出问题,常见的有三种情形:把刚接当成默认值,不问构造做不做得到;束形改完不回算,几何上避开了,计算里还按老线形;图纸画了就当构造做到了。某厂房钢结构插层安全性专项检测鉴定中,插层钢梁与厂房钢柱按刚接建模,与独立插层钢柱按铰接建模;对现场后加节点板没有焊接、或处于悬空的部位,计算时不把其加固作用计入。取舍逻辑一致:模型里的节点假定,要跟着能够核查的实际构造走。

06

正交梁网不是唯一选项

做多层厂房楼盖,摆在桌面上比较的路线至少有三种:预应力单向主次梁、预应力正交梁网、钢与混凝土组合楼盖。比较时平面、净高、荷载、抗震和防火条件要对齐;比选之前,既不先把非预应力方案划掉,也不先把预应力方案内定。

按同一柱网、荷载与净高条件比较,工程实践表明,预应力单向主次梁相对交叉梁的综合造价可降低10-20%。单向主次梁把荷载一级一级往主梁上汇,节点受力关系容易看清;正交梁网的梁格更密,两个方向的刚度和交叉节点必须放进同一个模型算,普通钢筋与预应力孔道在节点区打架、支模工序也更繁琐。选哪种,要看梁底净高由谁控制、节点区能不能做出来、施工组织是否支持。

路线顺序也有讲究。某商业广场的大跨屋顶方案研究里,25.2 m×25.2 m 网格下我们把混凝土井字梁、钢网架和预应力空心楼盖三条路线并排比较,先敲定走哪条结构路线,再往下深化梁格。

07

工程经验

某商业综合体项目的双向预应力梁交叉节点核对中,我们查出两个方向的束形存在碰撞,调整了一个方向的矢高,再带着调整后的曲线回到计算里复核。矢高要调多少,取决于梁高、束形和跨度这些条件,换个项目就得重算。

预应力转换结构里还有一种调节弯矩分布的做法:施工阶段先把转换梁与转换柱按铰接做,释放柱端弯矩,让部分上部结构自重只在转换梁跨中产生弯矩,再转为刚接承受后续荷载。这套做法作用在转换梁与转换柱之间,和梁网交叉节点不是同一个构造对象,能借用的只有一点:节点刚度可以按施工阶段和使用阶段分别设定。

后浇带与张拉分段也要放在一起考虑,包括两个方向的张拉端怎么设、后浇带如何分段与连接、剪力墙钢筋是否有空间、屋面反拱以及局部节点做法。后浇带一方面划出施工分界,另一方面也牵动预应力作用的连续性。

08

参考依据

  • 某商业广场大跨屋顶方案研究(方案阶段,未考虑地震与风作用):25.2 m×25.2 m、16.8 m×25.2 m、16.8 m×16.8 m 三种网格下比较混凝土井字梁、钢网架与双向无粘结预应力空心楼盖,先定结构路线再深化。
  • 某商业综合体双向预应力梁交叉节点核对:发现两个方向束形碰撞,调整一个方向矢高后按调整后的条件验算复核。
  • 某厂房钢结构插层安全性专项检测鉴定:节点建模假定按现场可核查的实际构造确定。
09

相关产品和资料

10

常见问题

Q1 有限刚度的取值依据从哪来?

先看节点构造实际能做到什么程度的连接,有节点试验或实测数据就拿来标定;不具备试验条件时,先按构造判断节点更靠近刚接还是更靠近铰接,再用刚接、铰接两组包络覆盖,有限刚度的结果只作对照。

Q2 设计院已经按全刚接建模出了图,还能不能改?

可以拿节点构造和束形避让的结果做一组对照,把不同假定下控制截面的差异摆出来,和设计院一起确定正式计算采用的节点假定,同时把依据补完整。

Q3 两个方向跨度差得多,还能不能用正交梁网?

跨度差越大,两个方向梁的刚度和内力分配越不均衡,单向主次梁的传力路径往往更清楚。这类项目先把两个方向的跨度、梁高和净高摆出来,再决定要不要把正交梁网列入比较。

把柱网、跨度、梁高限制和荷载提前发给我们,工程师能先给出一个判断:这个楼盖适不适合上正交梁网,节点假定按什么条件取。

相关案例 / 资料 / 咨询入口

把柱网、荷载和工期发给我们,工程师帮您判断哪种方案更合适。

电话项目咨询