門式空間結(jié)構(gòu)整體分析和設(shè)計.doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除門式空間結(jié)構(gòu)整體分析與設(shè)計摘要 近年來，門式剛架結(jié)構(gòu)類型越趨復(fù)雜，越來越多的結(jié)構(gòu)類型被應(yīng)用到實際工程中，例如框架上門式剛架、局部夾層復(fù)雜支撐等。利用MTS程序?qū)﹂T式空間結(jié)構(gòu)的整體分析與設(shè)計進(jìn)行研究探討。此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流一 結(jié)構(gòu)特點由于實際工程的需求，傳統(tǒng)的簡單的門式剛架結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)不能滿足許多用戶的需求，大量的復(fù)雜門式空間結(jié)構(gòu)被應(yīng)用到實際工程中。其中有兩類復(fù)雜門式空間結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛。一類是框架與門式剛架結(jié)合的結(jié)構(gòu)，如圖1。這類結(jié)構(gòu)通常層數(shù)不多，在2-3層，下部為框架結(jié)構(gòu)，上部為門式剛架結(jié)構(gòu)。圖1 框架上門式剛架結(jié)構(gòu)圖這類結(jié)構(gòu)的上部門式剛架只承擔(dān)屋面荷載，荷載輕跨度大，應(yīng)該按門式剛架的要求進(jìn)行布置以節(jié)省鋼材。同時為了滿足結(jié)構(gòu)整體剛度，應(yīng)布置支撐系統(tǒng)。對于這類結(jié)構(gòu)，下部框架與上部門式剛架的設(shè)計應(yīng)區(qū)別對待，為了節(jié)約用鋼量，通常希望將下部結(jié)構(gòu)依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范設(shè)計，而上部門式剛架結(jié)構(gòu)依據(jù)門式剛架設(shè)計規(guī)程設(shè)計。這類結(jié)構(gòu)需要將其作為一個整體來分析計算，不能忽略下部框架與上部門式剛架的相互作用，不能忽略局部夾層對結(jié)構(gòu)整體性能的影響。同時應(yīng)考慮縱向柱間支撐、屋面水平支撐、系桿等重要受力構(gòu)件對結(jié)構(gòu)整體剛度的影響。另一類是局部有夾層的門式剛架結(jié)構(gòu)，如圖2所示。圖2 局部有夾層門式剛架結(jié)構(gòu)這類結(jié)構(gòu)也需要將其作為一個整體來分析計算，不能忽略局部夾層對結(jié)構(gòu)整體性能的影響。同時應(yīng)考慮縱向柱間支撐、屋面水平支撐、系桿等重要受力構(gòu)件對結(jié)構(gòu)整體剛度的影響。二 MTS軟件的設(shè)計計算對上述兩類結(jié)構(gòu)，MTS軟件提供了三維整體分析計算的解決方案。能夠合理的反映實際結(jié)構(gòu)的整體作用，并且具有以下幾個鮮明的特點。1. 三維模型輸入利用MTS軟件的空間廠房門式剛架模塊可以快速建立三維實際模型。設(shè)計人員不但可以輸入整體三維模型的梁、柱構(gòu)件，還可以輸入柱間支撐、屋面支撐、系桿。為了方便設(shè)計人員快速建立整體三維模型，MTS提供快捷生成單榀剛架，而后用戶可以通過復(fù)制、添加刪除構(gòu)件來快速生成整體三維模型。2. 可以自選擇不同規(guī)程進(jìn)行設(shè)計對上述兩類結(jié)構(gòu)，往往出于節(jié)約用鋼量，希望可以彈性選擇設(shè)計規(guī)范進(jìn)行合計。例如對于下部框架（或者夾層）可以依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范設(shè)計；而對于上部門式剛架結(jié)構(gòu)依據(jù)門式剛架設(shè)計規(guī)程設(shè)計。在MTS軟件中，設(shè)計人員只需在后處理模塊中，選中所要設(shè)計驗算的構(gòu)件，再選擇相應(yīng)的所需的規(guī)范，MTS程序即可按照所選擇的規(guī)范對設(shè)計人員選擇的構(gòu)件進(jìn)行驗算設(shè)計。整個操作過程十分簡單明了。3提供只拉構(gòu)件的設(shè)定對于這兩類結(jié)構(gòu)，需要布置較多的支撐提供必要的剛度，以保證結(jié)構(gòu)整體的協(xié)調(diào)作用。這類支撐往往采用柔性支撐，如果采用拉壓桿來計算，不能真實的反應(yīng)支撐的實際工作性態(tài)。MTS軟件在整體分析中支持只拉桿件的設(shè)定，可以更為合理的考慮支撐的作用。4從三維模型中提取二維模型建立三維模型可以更為精確的符合實際結(jié)構(gòu)的受力工作情況，但目前MTS的空間廠房模塊在附屬構(gòu)件設(shè)計（檁條、抗風(fēng)柱等）、以及出圖功能上有待進(jìn)一步的完善。為了滿足設(shè)計人員在這方面使用的需求，以及為了方便設(shè)計人員對三維和相應(yīng)的二維模型有個比較，MTS軟件在后處理模塊里，可以導(dǎo)出軸線平面結(jié)構(gòu)。選擇所要導(dǎo)出的單榀模型，可以生成相應(yīng)二維結(jié)構(gòu)模型（包含了截面、荷載信息），設(shè)計人員可以對導(dǎo)出生成的二維模型進(jìn)行計算、設(shè)計。三 計算結(jié)果分析縱向體系主要是為了承擔(dān)縱向力，而縱向體系的設(shè)計主要是支撐和系桿的設(shè)置。下文將針對圖1的結(jié)構(gòu)，對支撐采用只拉桿件和采用拉壓桿件的不同情況進(jìn)行分析比較。圖3和圖4分別是將支撐設(shè)定為只拉桿件和拉壓桿件時在縱向荷載下的內(nèi)力圖。圖3 支撐為只拉桿件圖4 支撐為拉壓桿件表1給出了與最右邊支撐相鄰處的柱、夾層梁、系桿的內(nèi)力比較結(jié)果。表1 內(nèi)力比較柱夾層梁支撐系桿只拉桿件1.41-63.1155.35-60.63拉壓桿件32.06-45.5628.72-29.19根據(jù)兩個圖形和表1的比較可以看出，只拉桿件可以更好的反映柔性支撐。當(dāng)采用拉壓桿件代替只拉桿件時，縱向體系桿件的內(nèi)力有加大的差異。由于拉壓桿件考慮了兩個支撐（一拉一壓）的作用，因此計算得到的拉桿的內(nèi)力要比采用只拉桿件計算的到的拉力小得多，這使得支撐的設(shè)計偏于不安全。同時拉壓桿件模型下系桿、夾層梁的內(nèi)力也遠(yuǎn)低于只拉桿件模型，因此拉壓桿件模型下的系桿、夾層梁設(shè)計也將是偏于不安全的。四利用導(dǎo)出軸線平面結(jié)構(gòu)功能轉(zhuǎn)化成二維問題MTS軟件可以對復(fù)雜門式剛架結(jié)果進(jìn)行建模和計算，軟件提供了只拉桿件單元，可以更為精確的模擬支撐。這樣對于復(fù)雜門式剛架，可以通過三維模型對縱向體系進(jìn)行計算設(shè)計。對于較規(guī)則的復(fù)雜門式剛架（如圖1），在考慮橫向體系時，設(shè)計人員往往可以采用二維模型來進(jìn)行計算分析，這樣有利于簡化操作。因此MTS軟件在后處理模塊里，可以導(dǎo)出軸線平面結(jié)構(gòu)。選擇所要導(dǎo)出的單榀模型，可以生成相應(yīng)二維結(jié)構(gòu)模型（包含了截面、荷載信息）。這樣對于較有規(guī)則的復(fù)雜門式剛架（如圖1），設(shè)計人員可以通過三維分析對縱向體系進(jìn)行計算設(shè)計，對于橫向體系可以通過二維模型對各個單榀進(jìn)行計算設(shè)計通過導(dǎo)出軸線平面結(jié)構(gòu)功能，導(dǎo)出圖1的單榀模型，如圖5所示。圖5 單榀模型從圖5可以看出，導(dǎo)出的單榀模型包含了通過三維模型導(dǎo)算得到的荷載。MTS軟件的平面門式剛架模塊提供了完整的門式剛架二維模型計算與設(shè)計功能。前處理模塊提供了模型建立、各種荷載輸入功能；計算模塊可對模型進(jìn)行計算；后處理模塊里可查詢、顯示模型結(jié)果，可對構(gòu)件按照設(shè)計人員選定的規(guī)范進(jìn)行驗算，可進(jìn)行變形和抗火驗算，并可對吊車梁、檁條、抗風(fēng)柱和屋面支撐進(jìn)行設(shè)計，同時對任一構(gòu)件可提供詳細(xì)的計算書，并可輸出計算書；節(jié)點模塊里可對節(jié)點進(jìn)行設(shè)計，并支持獨立設(shè)計，能生成并輸出節(jié)點詳細(xì)計算書；基礎(chǔ)模塊里可對門式剛架基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計和生成輸出詳細(xì)計算書；出圖模塊里可滿足設(shè)計人員對門式剛架布置圖、節(jié)點圖、結(jié)果圖和基礎(chǔ)圖的需求；根據(jù)MTS程序提供的平面門式剛架模塊，設(shè)計人員可以完整的實現(xiàn)單榀門式剛架的計算與設(shè)計。五 結(jié)論由于門式剛架結(jié)構(gòu)類型越趨復(fù)雜，需要對結(jié)構(gòu)提供合理的整體分析、驗算方案。利用MTS程序可以對