主人口部位屋面玻璃采光頂、弧形玻璃立面以及玻璃挑檐通過一條Z形圓滑過
渡弧線連成一體，玻璃挑檐下方是主入口臺(tái)階，風(fēng)可以進(jìn)入弧形玻璃立面內(nèi)側(cè)，而且弧形玻璃立面及采光頂兩側(cè)與主體結(jié)構(gòu)有一定的間隙，可透風(fēng)釋壓。z形鋼架上端與屋頂主體鹼結(jié)構(gòu)柱鉸接連接，下端拐點(diǎn)處與主體硅結(jié)構(gòu)柱頂鉸接連接。Z形鋼架間隔4.2m布置一榻，下端六根主體鹼結(jié)構(gòu)柱間距分別為8.4m、15m、16.8m,16. 8m、15m、8.4m，主體結(jié)構(gòu)柱之間布置一排8[70 x 600 x 25箱形主鋼梁，不在結(jié)構(gòu)柱部位的Z形鋼架下端與箱形主梁鉸接連接。具體鋼結(jié)構(gòu)布置詳見下圖所示。
由于該幕墻鋼結(jié)構(gòu)造型復(fù)雜，而且下端和內(nèi)側(cè)都可透風(fēng)，風(fēng)荷載取值比較復(fù)雜，所以委托北京大學(xué)力學(xué)與工程科學(xué)系空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室對(duì)該部位做了風(fēng)荷載風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)。目前，通過正確的風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)仍然是獲得不規(guī)則形狀建筑物或結(jié)構(gòu)物風(fēng)荷載體形系數(shù)的有效手段，不過，我們還應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范進(jìn)行局部修正和調(diào)整。
在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中應(yīng)該強(qiáng)調(diào)”概念設(shè)計(jì)，它在結(jié)構(gòu)選型與布置階段尤其重要。對(duì)一些難以作出精確理性分析或規(guī)范未規(guī)定的問題，可依據(jù)從整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的設(shè)計(jì)思想，從全局的角度來確定控制結(jié)構(gòu)的布置及細(xì)部措施。在物流主人口大鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，整體結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)我們是按如下幾個(gè)步驟考慮分析的:
(1)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行整體分析，確定力的傳遞路線及鋼件的布置原則。由于下端主體結(jié)構(gòu)住間距較遠(yuǎn)，最大間距為16. 8m，而Z形鋼架間距為4.2m，所以，首先在主體硅結(jié)構(gòu)柱頂布置一排800 x 600 x 25mm箱形主鋼梁，用來支撐Z形鋼架的下支座點(diǎn)。
(2)Z形鋼架上端與屋頂主體硅結(jié)構(gòu)梁鉸接連接，下端與主體結(jié)構(gòu)柱頂或者柱間箱形主鋼梁鉸接連接。考慮到柱間鋼梁跨度較大，Z形鋼架下端如果采用固端連接必然會(huì)對(duì)鋼梁產(chǎn)生很大的扭矩，所以采用鉸接連接，而且鉸接支座高度盡量做到最小，使下支座反力對(duì)鋼梁扭轉(zhuǎn)的力臂減小。
(3)對(duì)Z形鋼架截面反復(fù)優(yōu)化，采用圓管析架、方管柑架、實(shí)腹式H型鋼以及箱形截面對(duì)比分析計(jì)算。
A、彬架形式受力最合理，用鋼量少，但占空間太大，效果不理想。
B、實(shí)腹式截面截面會(huì)稍大一些，但占空間小。由于桿件主要是彎矩起控制作用，采用H型截面受力合理，但H型內(nèi)側(cè)面交點(diǎn)容易積灰，而且H型鋼連接處較復(fù)雜，對(duì)該部位而言效果不理想。采用箱形截面受力合理，翼緣根據(jù)計(jì)算加厚，連接部位簡(jiǎn)潔，外形美觀。
所以經(jīng)過反復(fù)比較分析后，主要構(gòu)件Z形鋼架截面采用150 x 450 x 12 x 25mm箱形截面，橫向次鋼梁采用100 x150 x5鋼通。
2.2采用軟件分析計(jì)算
由于結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，為了保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，我們采用了5AP2000和Rabat兩個(gè)大型有限元分析軟件進(jìn)行計(jì)算比較，經(jīng)過軟件多次調(diào)試計(jì)算、手算校核對(duì)比后，最終計(jì)算結(jié)果整理如下:
(1)次鋼梁受力較小，采用學(xué)Q235B材質(zhì)的鋼材，由于幕墻連接m要最終選用100 x150、5mm鋼方通，最大應(yīng)力為103.845N/mm2<215N/mm2。
(2) 2形主鋼架受力較大，采用Q345B材質(zhì)的鋼材，選用150 x 450 x 12 x 25mm箱形截面，最大應(yīng)力為242. 452N/mm2，<295NImm2。
(3)在Z形鋼架拐點(diǎn)部位，彎矩比較大，所以加大箱形截面高度，采用弧線圓滑過
渡，既提高了拐點(diǎn)強(qiáng)度而且效果美觀。
(4)在模態(tài)振形分析時(shí)，結(jié)構(gòu)側(cè)向穩(wěn)定性比較薄弱，所以在頂面兩側(cè)部位，增加兩個(gè)交叉斜拉桿，保證鋼結(jié)構(gòu)側(cè)向穩(wěn)定性。
(5)對(duì)各種工況組合分析后，1. 2鋼結(jié)構(gòu)自重+1. 2面板及遮陽(yáng)構(gòu)架自重+1.4正風(fēng)
壓+0.98活荷載為最不利荷載基本組合工況，桿件應(yīng)力達(dá)到最大。
(6)在標(biāo)準(zhǔn)組合工況中，鋼結(jié)構(gòu)自重+面板及遮陽(yáng)構(gòu)架自重正風(fēng)壓為最不利標(biāo)準(zhǔn)組合工況，結(jié)構(gòu)撓度變形達(dá)到最大。
最不利標(biāo)準(zhǔn)組合工況下結(jié)構(gòu)變形示意圖:〔圖為實(shí)際變形情況50倍示意)
