建筑轉(zhuǎn)換層支撐架的有限元分析

1、建筑轉(zhuǎn)換層支撐架的有限元分析摘要:對(duì)建筑轉(zhuǎn)換層支撐架進(jìn)行了設(shè)計(jì)、詳細(xì)論述了基于極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的支撐架計(jì)算方法，并提出了多層支撐架的施工荷載計(jì)算方法。不但用常規(guī)的穩(wěn)定理論加以設(shè)計(jì)和驗(yàn)算，還引入了目前較為先進(jìn)的有限元分析軟件等參與設(shè)計(jì)，使轉(zhuǎn)換層支撐架設(shè)計(jì)更為高效、合理。關(guān)鍵詞:建筑施工轉(zhuǎn)換層支撐架建筑轉(zhuǎn)換層是建筑結(jié)構(gòu)一個(gè)重要組成部分，是建筑施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)，涉及力學(xué),材料科學(xué)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用管理科學(xué)和其他學(xué)科，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程1。轉(zhuǎn)換層的施工建設(shè)中，關(guān)鍵因素是轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的支撐系統(tǒng)，混凝土澆注的方案，混凝土固化，混凝土溫度控制2。在建設(shè)發(fā)展趨勢(shì)下，如何滿足建設(shè)的需要，總結(jié)出一套簡單，準(zhǔn)確，高效施工

2、技術(shù)轉(zhuǎn)換層建筑理論體系，這將成為將要解決實(shí)際問題。因此、對(duì)建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的課題研究是尤為必要的。1轉(zhuǎn)換層的受力特點(diǎn)分析實(shí)際工程應(yīng)用中，各種各樣的轉(zhuǎn)換梁的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)跨數(shù)可分為單跨,雙跨和多跨，從上部分墻體形式上可以劃分成滿跨，不滿跨，開洞,不開洞，開門洞以及開窗洞；根據(jù)轉(zhuǎn)換梁的功能，可以劃分為托墻和托柱；從轉(zhuǎn)換梁的形式，可以分為加腋和不加腋，從轉(zhuǎn)讓梁結(jié)構(gòu)采用的材料，可分為鋼筋混凝土，預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼筋混凝土，鋼結(jié)構(gòu)等。梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)傳力主要通過墻，轉(zhuǎn)換梁，柱等形式，其優(yōu)點(diǎn)是傳力直接，明確，以及清楚的傳力途徑，同時(shí)還有方便工程計(jì)算，設(shè)計(jì)以及分析，節(jié)約成本等。轉(zhuǎn)換梁具有良好的性能，可靠，結(jié)

3、構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)相對(duì)容易計(jì)算。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換大梁是梁式轉(zhuǎn)換層的主要的受力構(gòu)件，及上部結(jié)構(gòu)形式，轉(zhuǎn)換梁上下層相對(duì)剛度以及轉(zhuǎn)換梁的位置均能影響到受力形式和受力的大小。分析表明，無論轉(zhuǎn)換梁上部形式怎樣，只要是有一定長度，轉(zhuǎn)換梁中的彎矩不會(huì)考慮更多的上部墻的作用，相應(yīng)的轉(zhuǎn)換梁一個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)出現(xiàn)受拉區(qū)。墻，轉(zhuǎn)換梁成為一個(gè)整體共同彎曲變形以及拱的傳力作用綜合的影響。一個(gè)整體共同彎曲變形的組成部分有墻和轉(zhuǎn)換梁，在這個(gè)整體彎曲的受拉翼緣是轉(zhuǎn)換梁，如果對(duì)轉(zhuǎn)換梁實(shí)行單獨(dú)分析，由于剪力墻的共同工作，轉(zhuǎn)換梁所承受的彎矩會(huì)大大的降低，與此同時(shí)，由于在受拉的邊緣，在應(yīng)力積分后，轉(zhuǎn)換梁會(huì)出現(xiàn)軸向拉力。因?yàn)榇嬖谪Q向傳力拱作用，促使上部墻

4、體的豎向荷載傳到轉(zhuǎn)換梁時(shí)，絕大部分荷載都是以斜向荷載的作用方式實(shí)施在梁上，如果斜向荷載分解成垂直和水平的荷載形式，那么在垂直作用下，彎矩的作用在不考慮墻體的作用下要縮小,通過水平荷載作用下，那么就形成了轉(zhuǎn)換梁跨中在一定區(qū)域受軸向拉力，在支座區(qū)域受軸向壓力的現(xiàn)象。由框支主梁承托轉(zhuǎn)換次梁以及次梁上剪力墻，它的多次轉(zhuǎn)換傳力途徑，它的受力很復(fù)雜?？蛑е髁涸谑艿缴喜考袅Φ淖饔?，同時(shí)還要承載梁帶來的剪力，扭矩和彎矩,剪容易破壞框支主梁的破壞。一般情況下不采用這種方案，在實(shí)際工程中常常會(huì)碰到轉(zhuǎn)換層上部剪力墻布置較為復(fù)雜的情況,B級(jí)高度框支剪力墻結(jié)構(gòu)不宜采用框支柱、次梁方案；A級(jí)高度框支剪力墻結(jié)構(gòu)可以采用，

5、但設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)框支梁進(jìn)行應(yīng)力分析，按應(yīng)力校核配筋，并加強(qiáng)配筋構(gòu)造措施2轉(zhuǎn)換層支撐架設(shè)計(jì)計(jì)算取2mK2.5m的轉(zhuǎn)換層大梁支撐架作為計(jì)算模型。支撐豎桿按間距為450000mm進(jìn)行搭設(shè)即沿梁長方向按450mm進(jìn)行搭設(shè),沿梁寬方向按600mm進(jìn)行搭設(shè)，大、小橫桿步距為1200mm。搭設(shè)方式是用木楊作小橫桿，撐于轉(zhuǎn)換層大梁底模，用頂托支撐木楊、荷載通過木楊以軸向力傳給立桿、立桿再傳力給下層梁板。計(jì)算步驟如下。（1）轉(zhuǎn)換層荷載主要由支撐架自重、筋混凝土自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值、模板自重標(biāo)準(zhǔn)值、振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的振搗荷載標(biāo)準(zhǔn)值及設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值組成。（2）支撐架整體穩(wěn)定驗(yàn)算?？蚣艿恼w穩(wěn)定計(jì)算更為復(fù)雜，根據(jù)實(shí)際的情況可以

6、簡化成局部單枝桿件的穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算公式是。公式中N為立桿驗(yàn)算界面處得軸心力的設(shè)計(jì)值,p表示軸心受壓桿件的穩(wěn)定細(xì)數(shù),u表示整體穩(wěn)定性長度細(xì)數(shù),A表示鋼管的截面積,fu-Q235鋼抗壓強(qiáng)度（標(biāo)準(zhǔn)值）,rR-抗力調(diào)整系數(shù)。（3）單肢桿件的局部穩(wěn)定性分析?？紤]到局部桿件受力分配不均勻，即有些單桿雖然受力相對(duì)較?。旱С挚蚣懿糠至⒅ㄟ^洞口情況和偏心荷載的作用，整體穩(wěn)定驗(yàn)算u要比計(jì)算長度系數(shù)u的取值小省局部穩(wěn)定性長度系數(shù)表，通過u得到的p穩(wěn)定系數(shù)就會(huì)笑，為此還要進(jìn)行單枝的穩(wěn)定性的驗(yàn)算。在結(jié)合能夠?qū)χЪ芊€(wěn)定性影響的各種因素，在搭建支撐架各桿件的間距較小，支撐架的u值小于1.5。通過表可以知道，u邊立桿最小

7、，因此只計(jì)算單立桿的單枝穩(wěn)定，計(jì)算公式是Ni/pA:,Ni為邊立桿承受的荷載。（4）水平桿（木杭）的驗(yàn)算。荷載傳給作為水平橫桿的木杭、水平橫桿承受均布荷載。水平橫桿采用100 x100mm的木杭、木杭撓度計(jì)算可查靜力計(jì)算手冊(cè)，抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算式：3對(duì)轉(zhuǎn)換層支撐架的有限元分析順序是加強(qiáng)第五，第六層梁板支撐，并檢查可靠度，定位放線，投測(cè)標(biāo)高,柱，核心筒鋼精綁扎，轉(zhuǎn)換梁底模、板模安裝*澆筑柱、核心筒混凝土到大梁底、轉(zhuǎn)換梁鋼筋綁扎轉(zhuǎn)換梁側(cè)模安裝澆筑轉(zhuǎn)換梁底部混凝土至預(yù)定位置綁扎板鋼筋、澆轉(zhuǎn)換梁上部、轉(zhuǎn)換梁混凝土，以滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度，拆除各層的支撐。通過ANSYS彈性分析支撐架,建立模型為：水平桿件作為鉸接在立桿上，集中荷載作用在節(jié)點(diǎn)上，與此同時(shí)在立桿上也有斜撐相鉸接。通過ANSYS的分析,可見如下結(jié)果，可見表1,通過分析頂層的七個(gè)節(jié)點(diǎn)的撓度得到表2。由于節(jié)點(diǎn)的彎矩都很小，所以可以不考慮彎矩給構(gòu)架帶來的影響。通過ANSYS的建立模型分析可以得到，它與SAP建立的剛接模型的角立桿分配支座反力小，較小的中間支座反力，由此我們可以看出在鉸接模型中剎承的作用較大