冯雷
舜杰建设（集团）有限公司，上海 201802
摘要：随着我国经济的高速发展，建筑行业从设计到施工都取得了长足的进步，各大跨度混凝土结构构建物层出不穷。本文以河南省实验教育集团漯河学校大跨度混凝土空间的结构设计实例，探讨钢梁在大跨度结构布置形式的优点及应用，希望可以对业内起到一定参考作用。
关键词：大跨度框架；钢梁；H-型钢劲性柱；局部混合结构
1、工程概况
本单体结构为河南省实验教育集团漯河学校，1层2层为食堂，3层为体育馆，屋面上为活动场地，用于羽毛球或者网球场地。
抗震设防类别：乙类，抗震烈度为6度，按7度采用抗震措施，大跨度混凝土梁应为二级抗震，考虑整体结构为三级，又根据抗规8.1.3抗震等级可以按四级，综合确定钢梁的抗震等级为三级，食堂及体育馆，屋面为活动场地，屋面面层恒荷载4KN/M2,活荷载3.5KN/M2，屋面和3层之间设有夹层（模型中按1层输入）。
2结构设计应用分析
本单体混凝土框架结构，但是体育馆为大跨度结构22米跨度，结构柱开间为4.05米，顶层为有使用功能屋面，屋面恒荷载较大，不适宜做轻钢屋面形式。
如果结构体系为混凝土框架结构，梁截面做到400mmx1500mm用混凝土梁自重大，梁自重15KN/m,混凝土梁自身重量相当于4.05米开间范围内的楼板自重（折合后为13KN/m），且经过计算挠度不满足规范要求，继续加大梁截面不满足净空要求。
现采用钢梁+混凝土楼板+2层钢骨柱的方式，首先考虑到钢梁在框架结构中应尽可能与结构柱刚接，所以，需要柱内设置型钢，形成钢骨混凝土柱，但是钢骨柱不能只设置一段，所以延申到了大截面高度可做到1100mm,相对混凝土梁自重降低很多，减少了梁的挠度。从施工角度来说，屋面钢空间结构的下一层1.5米，这样钢梁可以和钢骨柱实现完全的刚接，钢结构梁自重轻，合计3.15kn/m。钢梁梁采用吊装安装方式，混凝土模板采用吊模避免了高支模，降低了施工费用。
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图1 单品钢梁框架典型剖面图
图中右侧钢骨柱和钢梁的连接如图2所示。
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图2 GL与1轴钢骨柱连接详图
钢骨柱和钢梁均有栓钉与混凝土协调工作，钢梁柱连接为熔透焊接连接左侧钢骨柱和钢梁的连接如图3所示。
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图3 GL与4轴钢骨柱连接详图
钢骨柱和钢梁均有栓钉与混凝土协调工作，钢梁柱连接为熔透焊接连接，不同的是相邻梁为混凝土梁，按构造要求，需要钢梁延伸到此混凝土梁中，形成实质性的钢骨梁，钢骨柱做法见图4。
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图4 钢骨柱施工说明
经过计算下图为钢梁的应力比，实现了钢梁和混凝土柱的刚接钢梁的应力比控制在0.85以内，挠度计算如下所示，挠度在不计入预先起拱的情况下挠度为1/488，满足挠度要求。有无钢柱的上刚度计算比值按下图所示满足规范要求 如下表格。
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3结语
总结，对于大跨度框架结构中，局部采用钢结构梁的优点很多，自重轻，减小梁挠度，便于施工，避免高支模，节约成本，本设计使钢结构完美镶嵌入了混凝土结构体系当中，进一步说明对于钢结构结构体系的阻尼比于混凝土结构体系有所不同，本结构中钢结构只是局部采用，占比不多，仍按照混凝土结构体系采用。
参考文献
［1］GB50011-2010.建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2016版
［2］GB 50017-2017.钢结构设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社,2017.
［3］JGJ 3-2010.高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.