摘  要  山東珠算博物館主體鋼結(jié)構(gòu)采用混凝土鋼結(jié)構(gòu)。屋蓋及玻璃幕墻支承體系采用銅鋼結(jié)構(gòu)。由于博物館功能上的特殊要求，造成其獨(dú)特的立面建筑造型，給鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來很多困難。簡(jiǎn)要闡述該工程鋼鋼結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)，包括屋蓋的鋼結(jié)構(gòu)選型、荷載取值、主要構(gòu)件的計(jì)算等方面的內(nèi)容。
l  工程概況
   山東珠算博物館位于江蘇省山東市濠河4A級(jí)風(fēng)景區(qū)西北側(cè)，單體建筑面積約2 664 m。。整個(gè)丁程建筑方案由上海興田建筑工程設(shè)計(jì)事務(wù)所完成，施工圖設(shè)計(jì)由江蘇省紡織T業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司完成。鋼結(jié)構(gòu)形式卜部為鋼筋混凝土鋼結(jié)構(gòu)，屋蓋采用鋼鋼結(jié)構(gòu)。整個(gè)工程于2【)(]5年3月竣工，對(duì)外開放，整個(gè)工程建筑效果見圖l。
   山東珠算博物館為一類建筑，建筑抗震設(shè)防類別為乙類。基本設(shè)防烈度為6度，抗震措施按設(shè)防烈度為7度設(shè)計(jì)。建筑鋼結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)。
   以山東珠算博物館鋼屋蓋及玻璃幕墻設(shè)計(jì)為背景，對(duì)該丁程的鋼結(jié)構(gòu)體系、整體受力特性進(jìn)行研究，并以此為基礎(chǔ)，對(duì)各種鋼結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行比較分析與探討。
2荷載取值
   1)靜荷載
   靜荷載包括屋面鋁合金板自重；隔熱保溫棉；H型鋼梁自重；暖通設(shè)備懸掛荷載；玻璃幕墻自重等。
   2)屋荷載
   整體計(jì)算時(shí)，按不上人輕鋼屋面取O．3 kNjm。均布荷載。對(duì)局部構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算時(shí)，屋面H型鋼梁及檁條驗(yàn)算時(shí)廊考慮施T和檢修集中荷載，取l～2個(gè)1 kN的集中力作用于最不利位置。
   3)風(fēng)荷載
   依據(jù)《建筑鋼結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 5()(]09—2()()1)換算成百年一遇風(fēng)壓時(shí)乘以1．19的重現(xiàn)期換算系數(shù)，因此設(shè)計(jì)時(shí)基本風(fēng)壓取叫。===0．50 kN／m。。
3鋼結(jié)構(gòu)體系
   主體下部為鋼筋混凝土鋼結(jié)構(gòu)，犀蓋采用鋼鋼結(jié)構(gòu)，犀蓋鋼梁平面布置見圖2。為滿足博物館作為特殊建筑使用功能的要求，設(shè)計(jì)中屋蓋采用H型鋼梁與鋼檁條共同為承重構(gòu)件，周邊局部設(shè)方管或圓管支撐以增強(qiáng)其平面穩(wěn)定性，同時(shí)根據(jù)采光要求，在屋脊處設(shè)玻璃采光通風(fēng)頂。
   鋼屋蓋H型鋼梁鉸接支撐于鋼筋混凝土柱頂，根據(jù)支撐柱的最大組合內(nèi)力計(jì)算在柱頂?shù)念A(yù)埋件預(yù)埋件大樣見圖3。屋蓋兩側(cè)設(shè)水平支撐以減少柱頂部在水平荷載作用下的位移，也約束了在溫度作用下相鄰單元的自由伸縮。同時(shí)在兩側(cè)設(shè)圓管支撐，承受和傳遞玻璃幕墻傳來的水平荷載，在玻璃天窗處設(shè)方管支撐，形成抗力體系，承受天窗頂荷載，整個(gè)屋蓋體系外觀顯得較為簡(jiǎn)潔。
4計(jì)算模型與基本假定
   鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型一般是根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)形式及構(gòu)造特點(diǎn)選取，本文采用桿系模型進(jìn)行彈塑性時(shí)程分析計(jì)算，并作以下基本假定：
   1)樓蓋在其自身平面內(nèi)的抗彎剛度無限大，并忽略橫梁的軸向變形，質(zhì)量集中于各樓層的節(jié)點(diǎn)上。
   2)鋼結(jié)構(gòu)的剛度中心與作用在鋼結(jié)構(gòu)上的水平力合力中心相重合，即不考慮扭轉(zhuǎn)。
   3)將耗能斜撐框架鋼結(jié)構(gòu)視為增設(shè)了斜撐的框架．即橫梁與柱為剛接，仍當(dāng)作框架計(jì)算，而斜撐視為兩端鉸接于框架上的軸心受力構(gòu)件。
   4)作用在樓層上的水平荷載由設(shè)置耗能器的斜撐框架與由梁柱組成的框架共同承擔(dān)，它們各自承擔(dān)水
平荷載的多少主要取決于其自身抗側(cè)剛度的大小。
   鋼梁整體鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算現(xiàn)以鋼梁(GI。一6)為例，采用SAP 2000(7．44)版，該鋼梁(GI。一6)桿件規(guī)格見圖4，鋼梁(GI。一6)為連續(xù)組合鋼梁，算得：鋼梁跨中撓度為95．26 mm，跨中上弦軸力為一8．265 kN，跨中上弦彎矩為1 593．26 kN·m，跨中下弦軸力為7 593．26 kN，鋼梁(GI．6)桿件應(yīng)力比