支撐形式對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)框架體系側(cè)向剛度的影響.doc

-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-（英文摘要保留）支撐形式對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)框架體系側(cè)向剛度的影響馬傳靜夏兵胡海濤（青島理工大學(xué)山東青島266033）摘要：框架支撐體系作為多高層鋼結(jié)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)形式被廣泛采用，是豎向支撐的布置方式對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度的影響顯著。本文通過(guò)采用SAP2000有限元軟件分析了在相同材料、相同結(jié)構(gòu)形式下，有支撐的結(jié)構(gòu)體系和無(wú)支撐結(jié)構(gòu)體系的鋼結(jié)構(gòu)框架的側(cè)向剛度，并分析了不同支撐形式對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)框架側(cè)向剛度的影響，通過(guò)分析得出有支撐的結(jié)構(gòu)體系明顯要比無(wú)支撐結(jié)構(gòu)體系的側(cè)向剛度大，十字支撐和人字支撐要比一字斜向支撐抗側(cè)移剛度大。職稱論文代發(fā)表關(guān)鍵詞：一字斜向支撐十字支撐人字支撐EFFECTSOFLAYOUTOFSUPPORTFORSTEELSTRUCTURESOFFRAMESYSTEMONLATERALSTIFFNESSMACHUAN-JINGXIABINGHUHAI-TAO（QingdaoTechnologicalUniversity,shandong,qingdao,266033)Abstract:Frameworksupportingsystemasaformofmultistoreyandhigh-risesteelstructuresiswidelyused，theeffectsofverticalsupportlayoutforthesteelstructureslateralstiffnessareremarkable.BasedontheSAP2000usingfiniteelementsoftwareinthesamematerial,thesamestructureform,withthesupportsteelstructureandwithoutsupportsteelstructure,thelateralstiffnessofsteelstructuresframesareanalysed.Andtheeffectsofthedifferentformsofsupportforthesteelstructureframeslateralstiffnessareanalysedtoo,accordingtotheanalysisofthem,thelateralstiffnessofthesupportsteelstructureisbiggerthanthewithoutsupportsteelstructure,andthecrosssupportandherringbonesupportarebiggerthanAwordslantingsupporttoo.keywords:Awordslantingsupportcrosssupportherringbonesupport引言隨著高層建筑結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用也越來(lái)越為廣泛，穩(wěn)定性仍然是鋼結(jié)構(gòu)的一個(gè)突出的問(wèn)題。在各種類型的鋼結(jié)構(gòu)體系中，都會(huì)遇到穩(wěn)定問(wèn)題。根據(jù)穩(wěn)定問(wèn)題在設(shè)計(jì)當(dāng)中的突出特點(diǎn)，目前結(jié)構(gòu)大多數(shù)是按照平面體系來(lái)設(shè)計(jì)的，如框架。12345鋼結(jié)構(gòu)框架體系不設(shè)柱間支撐時(shí)，由于建筑平面設(shè)計(jì)有較大的靈活性，可以采用較大的柱距提供較大的使用空間。為了保證這些平面結(jié)構(gòu)不致出現(xiàn)失穩(wěn)問(wèn)題，需要從結(jié)構(gòu)整體布置來(lái)解決，亦設(shè)計(jì)必要的支撐構(gòu)件。為了提高鋼結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，避免浪費(fèi)鋼材，常在框架中布置豎向支撐，使結(jié)構(gòu)在承受風(fēng)荷載和地震荷載等水平荷載時(shí)有兩道防線，一是豎向支撐，二是鋼結(jié)構(gòu)框架。在過(guò)去的二三十年間，眾多學(xué)者在支撐布置及新型耗能支撐的開發(fā)，從整體延性及耗能出發(fā)對(duì)體系相關(guān)參數(shù)優(yōu)化等方面進(jìn)行了大量試驗(yàn)及理論研究工作，取得了不少成果，但是由于問(wèn)題的復(fù)雜性，仍存在不少問(wèn)題需要研究改進(jìn)，如鋼支撐出現(xiàn)斷裂后對(duì)框架結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能的影響等。因此有必要對(duì)鋼支撐構(gòu)件對(duì)框架整體性能的影響進(jìn)行改進(jìn)，67鋼支撐在增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度的同時(shí)，也是主要的耗能部件，因此不同鋼支撐的形式及支撐的布置形式亦成為當(dāng)前的研究趨勢(shì)。本設(shè)計(jì)主要研究了不同形式的鋼支撐對(duì)于鋼框架整體抗側(cè)性能的影響程度。-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-1.計(jì)算模型本設(shè)計(jì)采用的均為豎向中心支撐:一字斜向支撐，十字支撐，人字支撐。通過(guò)采用SAP2000有限元軟件分析框架在恒荷載、活荷載和地震荷載作用下鋼結(jié)構(gòu)框架的側(cè)向位移，來(lái)分析鋼結(jié)構(gòu)有無(wú)支撐及不同支撐情況下的側(cè)向剛度。本設(shè)計(jì)中的鋼結(jié)構(gòu)框架為三層三跨的鋼結(jié)構(gòu)框架，共模擬以下四種情況：(1)框架無(wú)支撐(2)框架+一字斜向支撐(3)框架+十字支撐(4)框架+人字支撐1.1框架的設(shè)計(jì)參數(shù)每個(gè)試件有相同的梁、柱截面尺寸、加載位置和約束條件?？蚣芰?、柱均采用Q345的鋼材，支撐采用Q235的鋼材，樓板材料采用C30混凝土。柱的截面尺寸為H5003001220(單位：mm)，梁的截面尺寸為工4003001016（單位：mm），支撐截面尺寸為L(zhǎng)20010（單位：mm），樓板的厚度為100mm。1.2框架的荷載參數(shù)恒荷載：4.0KN/,活荷載：2.0KN/，地震荷載采用中國(guó)2002地震荷載，地震荷載參數(shù)均取SAP2000默認(rèn)的參數(shù):阻尼比取0.05，地震烈度8（0.20g）,場(chǎng)地特征周期Tg取0.4s,影響系數(shù)最大值取0.16，地震荷載輸入方向?yàn)閥軸方向。2彈塑性分析結(jié)果及分析2.1分析內(nèi)容鋼結(jié)構(gòu)框架體系不設(shè)柱間支撐時(shí)，由于建筑平面設(shè)計(jì)有較大的靈活性，可以采用較大的柱距提供較大的使用空間。為了提高鋼結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)的承載能力和側(cè)向剛度，避免浪費(fèi)鋼材，常在框架中布置豎向支撐，使結(jié)構(gòu)在承受風(fēng)荷載和地震荷載等水平荷載時(shí)有兩道防線，一是豎向支撐，二是鋼結(jié)構(gòu)框架。本文通過(guò)對(duì)不同支撐布置形式的鋼框架在側(cè)向荷載作用下的變形過(guò)程進(jìn)行有限元分析，從而探討了支撐的布置形式對(duì)鋼框架側(cè)向剛度的影響規(guī)律(圖2支撐的布置形式)。一字斜向支撐十字支撐人字支撐圖2支撐的布置形式Fig.2thelayoutofsupport2.2彈塑性分析結(jié)果（1）從計(jì)算方法分析-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析方法分為兩類，一類是線彈性計(jì)算方法，另一類是模態(tài)分析。在荷載作用下，結(jié)構(gòu)各部分的應(yīng)力，不超出材料的屈服強(qiáng)度，則計(jì)算分析采用線彈性計(jì)算方法。模態(tài)分析屬于動(dòng)力學(xué)分析，包括瞬態(tài)動(dòng)力響應(yīng)分析和譜響應(yīng)分析，目的在于確定結(jié)構(gòu)上的固有頻率和振型。本設(shè)計(jì)采用的材料是鋼材，在所設(shè)定的模型、荷載和邊界條件下得到的線彈性計(jì)算結(jié)果（局部區(qū)域的應(yīng)力）已超過(guò)了材料的屈服強(qiáng)度，因此采用彈塑性分析進(jìn)行計(jì)算。（2）鋼結(jié)構(gòu)框架模型的分析通過(guò)SAP2000的計(jì)算，由于地震荷載輸入方向?yàn)閅方向，因此我們可以通過(guò)查看U2方向水平位移的大小來(lái)判斷框架體系的側(cè)向剛度的變化情況。由于節(jié)點(diǎn)過(guò)多，本文僅取幾個(gè)有代表性的節(jié)點(diǎn)并以表格1的形式表示各個(gè)節(jié)點(diǎn)的水平位移情況。表1節(jié)點(diǎn)的水平位移Table.1ThehorizontaldisplacementnodeJoint無(wú)支撐情況下一字斜向撐情況下十字支撐情況下人字支撐情況下TextN-s2/mmN-s2/mmN-s2/mmN-mm-s213.8883.8883.8883.88877.8827.6737.4637.38787.3987.3987.1886.981613.96213.75213.54313.4673613.47713.47713.26813.059注：此表均為U2方向的水平位移。通過(guò)模擬，從以上計(jì)算結(jié)果我們可以看出鋼結(jié)構(gòu)框架體系在不同支撐形式下的側(cè)向剛度有顯著變化，僅以第16個(gè)節(jié)點(diǎn)為例進(jìn)行說(shuō)明：（1）：無(wú)支撐框架變形圖。第16個(gè)節(jié)點(diǎn)的U2方向水平位移是13.962mm。（2）：一字斜向支撐框架變形圖。第16個(gè)節(jié)點(diǎn)的U2方向水平位移是13.752mm。（3）：十字支撐框架變形圖。第16個(gè)節(jié)點(diǎn)的U2方向水平位移是13.543mm。（4）：人字支撐框架變形圖。第16個(gè)節(jié)點(diǎn)的U2方向水平位移是13.467mm。通過(guò)分析我們可以發(fā)現(xiàn)在相同材料、相同的結(jié)構(gòu)形式下帶有支撐的結(jié)構(gòu)體系的節(jié)點(diǎn)位移明顯要比無(wú)支撐結(jié)構(gòu)體系的位移小很多，由于節(jié)點(diǎn)數(shù)量過(guò)多，在此僅以某個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移進(jìn)行分析，從分析得出帶有支撐的結(jié)構(gòu)體系的側(cè)向剛度比無(wú)支撐結(jié)構(gòu)體系大，而不同的支撐形式對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)體系的側(cè)向剛度影響又有所不同，從以上數(shù)據(jù)可以看出十字支撐和人字支撐的節(jié)點(diǎn)位移相差不大，僅有0.076mm,十字支撐與一字斜向支撐相比，一字斜向支撐的節(jié)點(diǎn)位移較大，從而得出十字支撐和一字斜向支撐要比一字斜向支撐的抗側(cè)移剛度大。3.結(jié)論通過(guò)分析結(jié)果我們可以看出，鋼結(jié)構(gòu)框架體系在有無(wú)支撐下的側(cè)向剛度有明顯不同，有支撐下結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度明顯增強(qiáng)。同時(shí)，結(jié)構(gòu)在不同支撐下的抗側(cè)移剛度也有明顯不同，十字支撐和人字支撐要比一字斜向支撐抗側(cè)移剛度明顯增大?？梢姡阡摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，支撐發(fā)揮著重要的作用。所以，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，尤其是大跨結(jié)構(gòu)和抗震等級(jí)要求較高的結(jié)構(gòu)中，要充分發(fā)揮支撐的作用，提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度和整體穩(wěn)定性能。參考文獻(xiàn)1陳紹蕃，顧強(qiáng).鋼結(jié)構(gòu)上冊(cè)鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（第二版）.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2陳紹蕃.鋼結(jié)構(gòu)下冊(cè)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（第二版）.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-3陳紹蕃.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.科學(xué)出版社,2000.23-25.4陳紹蕃.鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)指南.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.1995.5周學(xué)軍，陳魯，曲慧.多、高層結(jié)構(gòu)支撐的布置方式對(duì)框架側(cè)向剛度的影響.鋼結(jié)構(gòu)，2003