支撐形式對于鋼結構框架體系側向剛度的影響.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）支撐形式對于鋼結構框架體系側向剛度的影響馬傳靜夏兵胡海濤（青島理工大學山東青島266033）摘要：框架支撐體系作為多高層鋼結構的一種結構形式被廣泛采用，是豎向支撐的布置方式對于鋼結構的側向剛度的影響顯著。本文通過采用SAP2000有限元軟件分析了在相同材料、相同結構形式下，有支撐的結構體系和無支撐結構體系的鋼結構框架的側向剛度，并分析了不同支撐形式對于鋼結構框架側向剛度的影響，通過分析得出有支撐的結構體系明顯要比無支撐結構體系的側向剛度大，十字支撐和人字支撐要比一字斜向支撐抗側移剛度大。職稱論文代發(fā)表關鍵詞：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構的不斷發(fā)展，鋼結構體系的應用也越來越為廣泛，穩(wěn)定性仍然是鋼結構的一個突出的問題。在各種類型的鋼結構體系中，都會遇到穩(wěn)定問題。根據(jù)穩(wěn)定問題在設計當中的突出特點，目前結構大多數(shù)是按照平面體系來設計的，如框架。12345鋼結構框架體系不設柱間支撐時，由于建筑平面設計有較大的靈活性，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構不致出現(xiàn)失穩(wěn)問題，需要從結構整體布置來解決，亦設計必要的支撐構件。為了提高鋼結構框架結構的側向剛度，避免浪費鋼材，常在框架中布置豎向支撐，使結構在承受風荷載和地震荷載等水平荷載時有兩道防線，一是豎向支撐，二是鋼結構框架。在過去的二三十年間，眾多學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)對體系相關參數(shù)優(yōu)化等方面進行了大量試驗及理論研究工作，取得了不少成果，但是由于問題的復雜性，仍存在不少問題需要研究改進，如鋼支撐出現(xiàn)斷裂后對框架結構動力性能的影響等。因此有必要對鋼支撐構件對框架整體性能的影響進行改進，67鋼支撐在增強結構抗側剛度的同時，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前的研究趨勢。本設計主要研究了不同形式的鋼支撐對于鋼框架整體抗側性能的影響程度。-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-1.計算模型本設計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構框架的側向位移，來分析鋼結構有無支撐及不同支撐情況下的側向剛度。本設計中的鋼結構框架為三層三跨的鋼結構框架，共模擬以下四種情況：(1)框架無支撐(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框架的設計參數(shù)每個試件有相同的梁、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L20010（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2002地震荷載，地震荷載參數(shù)均取SAP2000默認的參數(shù):阻尼比取0.05，地震烈度8（0.20g）,場地特征周期Tg取0.4s,影響系數(shù)最大值取0.16，地震荷載輸入方向為y軸方向。2彈塑性分析結果及分析2.1分析內容鋼結構框架體系不設柱間支撐時，由于建筑平面設計有較大的靈活性，可以采用較大的柱距提供較大的使用空間。為了提高鋼結構框架結構的承載能力和側向剛度，避免浪費鋼材，常在框架中布置豎向支撐，使結構在承受風荷載和地震荷載等水平荷載時有兩道防線，一是豎向支撐，二是鋼結構框架。本文通過對不同支撐布置形式的鋼框架在側向荷載作用下的變形過程進行有限元分析，從而探討了支撐的布置形式對鋼框架側向剛度的影響規(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彈塑性分析結果（1）從計算方法分析-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-結構的計算分析方法分為兩類，一類是線彈性計算方法，另一類是模態(tài)分析。在荷載作用下，結構各部分的應力，不超出材料的屈服強度，則計算分析采用線彈性計算方法。模態(tài)分析屬于動力學分析，包括瞬態(tài)動力響應分析和譜響應分析，目的在于確定結構上的固有頻率和振型。本設計采用的材料是鋼材，在所設定的模型、荷載和邊界條件下得到的線彈性計算結果（局部區(qū)域的應力）已超過了材料的屈服強度，因此采用彈塑性分析進行計算。（2）鋼結構框架模型的分析通過SAP2000的計算，由于地震荷載輸入方向為Y方向，因此我們可以通過查看U2方向水平位移的大小來判斷框架體系的側向剛度的變化情況。由于節(jié)點過多，本文僅取幾個有代表性的節(jié)點并以表格1的形式表示各個節(jié)點的水平位移情況。表1節(jié)點的水平位移Table.1ThehorizontaldisplacementnodeJoint無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。通過模擬，從以上計算結果我們可以看出鋼結構框架體系在不同支撐形式下的側向剛度有顯著變化，僅以第16個節(jié)點為例進行說明：（1）：無支撐框架變形圖。第16個節(jié)點的U2方向水平位移是13.962mm。（2）：一字斜向支撐框架變形圖。第16個節(jié)點的U2方向水平位移是13.752mm。（3）：十字支撐框架變形圖。第16個節(jié)點的U2方向水平位移是13.543mm。（4）：人字支撐框架變形圖。第16個節(jié)點的U2方向水平位移是13.467mm。通過分析我們可以發(fā)現(xiàn)在相同材料、相同的結構形式下帶有支撐的結構體系的節(jié)點位移明顯要比無支撐結構體系的位移小很多，由于節(jié)點數(shù)量過多，在此僅以某個節(jié)點的位移進行分析，從分析得出帶有支撐的結構體系的側向剛度比無支撐結構體系大，而不同的支撐形式對于鋼結構體系的側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移剛度大。3.結論通過分析結果我們可以看出，鋼結構框架體系在有無支撐下的側向剛度有明顯不同，有支撐下結構的抗側移剛度明顯增強。同時，結構在不同支撐下的抗側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移剛度明顯增大?？梢?，在鋼結構設計中，支撐發(fā)揮著重要的作用。所以，在設計過程中，尤其是大跨結構和抗震等級要求較高的結構中，要充分發(fā)揮支撐的作用，提高結構的抗側移剛度和整體穩(wěn)定性能。參考文獻1陳紹蕃，顧強.鋼結構上冊鋼結構基礎（第二版）.中國建筑工業(yè)出版社.2陳紹蕃.鋼結構下冊房屋建筑結構設計（第二版）.中國建筑工業(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.鋼結構設計原理.科學出版社,2000.23-25.4陳紹蕃.鋼結構穩(wěn)定設計指南.中國建筑工業(yè)出版社.1995.5周學軍，陳魯，曲慧.多、高層結構支撐的布置方式對框架側向剛度的影響.鋼結構，2003