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分析:多层轻钢民用建筑中的结构体系

来源:九正建材网 发布日期:2010-09-25 14:12:21 查看次数:
【九正建材网】 过去,我国钢材年产量较低,建筑行业一直限制钢材的使用,提倡大力发展混凝土结构和混合结构,因此民用钢结构一直发展缓慢。80年代以后,随着经济发展的需要,我国开始引进钢结构房屋,以门式刚架为主,主要用于工业厂房、库房和一些公共设施。

  3.支撑和剪力墙形式

  多层框架钢结构体系的侧向刚度较弱,随着层数的增加,为了抵抗水平地震作用,减小层间错移,常在墙体内布置垂直支撑,为了方便门窗开洞,支撑形式可以灵活采用,如X型、单斜杆型、K型、M型、W型、V型和人型等。建议多采用偏心支撑,因其在地震作用下具有较好的延性和耗能性能。

  剪力墙按其材料和结构的形式可分为钢筋混凝土剪力墙、钢筋混凝土带缝剪力墙和钢板剪力墙等。钢筋混凝土剪力墙刚度较大,地震时易发生应力集中,导致墙体产生斜向大裂缝而脆性破坏。为避免这种现象,可采用带缝剪力墙。钢板剪力墙是以钢板做成剪力墙结构,与钢框架组合,起到刚性构件的作用。

  三、工程实例分析

  1.工程概述

  分析以典型的办公楼布置为基础,平面尺寸为72m×14.4m,基本柱网尺寸为8.4m×7.2m,跨度为6m,柱距为7.2m,内走廊宽2.4m,层高为3.2m,层数考虑3至18层。采用钢框架结构体系,若不满足侧移要求,适当加一些支撑。主梁采用焊接工形截面,柱采用焊接箱型截面。框架的横向和纵向梁柱按刚性连接设计,现场采用摩擦性高强螺栓和焊接连接,次梁为工字型截面单跨简支梁。外墙正立面为240厚瓷砖饰面的混凝土砌块,主要隔断内墙为200厚混凝土砌块,次要内墙为轻钢龙骨石膏板轻质隔墙。楼盖采用钢-混凝土叠合板组合楼盖,设计主次梁时充分考虑楼盖与钢梁的组合作用。

  2.计算参数及计算软件

  本工程设计主要依据国家有关设计规程、规范,如《建筑结构荷载规范》(GBJ9-87)、《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)、《钢结构设计规范》(GBJ17-88)、《混凝土结构设计规范》(GBJ10-89)、《建筑地基基础设计规范》(GBJ7-89)等。所有梁柱均采用Q345钢,基础和负弯距受拉钢筋为Ⅱ级,楼板及分布筋Ⅰ级,楼板混凝土标号为C40。

  结构上作用活荷载包括楼面活荷、风荷和地震作用,横荷载包括楼板和墙体自重,均按《建筑结构荷载规范》(GBJ9-87)取用,梁柱自重按实际重量取用;基本风压按北京地区0.35kN/m2取用;设计地震烈度为8度,Ⅱ类场地。

  计算软件采用通用有限元软件ANSYS,它是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于京地区0.35kN/m2取用;设计地震烈度为8度,Ⅱ类场地。

  am4梁单元和shell93壳单元按空间模型进行计算载荷引起的位移和应力,并按照《钢结构设计规范》验算构件的强度、刚度、整体稳定和局部稳定性。同时采用通用结构分析软件SAP93进行结构复验计算分析。

  3.计算工况既及说明

  计算时考虑以下主要的3种工况:1.2恒荷+1.4活荷、1.2恒荷+1.4×0.85(活荷+风荷)以及地震作用。在计算地震作用时,12层以下采用底部剪力法,13至18层采用振型叠加法,考虑前5个自振周期。

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