鋼結構設計分析[權威資料]

鋼結構設計分析 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要：某項目為 12 層的標準自用寫字樓，地上采用無粘結屈曲約束支撐鋼框架結構體系，地下采用鋼筋混凝土框架剪力墻結構。重點介紹無粘結屈曲約束支撐框架結構設計的情況。經過分析計算，各項工程計算指標均符合規(guī)范要求。 關鍵詞：無粘結屈曲約束支撐；鋼結構；抗震設計 TU391 A Abstract: a program for 12 layer for standard office, and the ground with unbonded buckling constraint support-steel frame structure, the underground reinforced concrete frame shear wall structure. Focus unbonded buckling constraint support framework structure design of the situation. Through calculation and analysis, the engineering calculation indexes meet the requirements specification. Keywords: unbonded buckling constraint support； Steel structure； Seismic design 工程概況 總建筑面積 24265 2，地上 12 層，地下 2 層，建筑總高度為 54.81，地下室埋深為 11。地上 1 11 層為辦公用房， 12 層為 設備機房，地下 1 2 層為車庫。 該建筑體型規(guī)則、基本對稱，平面尺寸為 45 37，近似方形，建筑中心部位設計為交通核心區(qū)域，由電梯、樓梯、衛(wèi)生間及管道豎井組成。核心區(qū)域外圍是開放式辦公。用戶可以根據(jù)自己的需要靈活布置隔斷墻。 核心區(qū)域柱網(wǎng)為（ 9+9+9） 9 ；外圍柱間距為 9；核心區(qū)域柱與外圍柱之間跨距為 14。層高： 1 層、 11層為 5.0；其余層為 4.2；頂層設備房、地下 1 2 層層高為 4.5。 工程的結構設計基準期為 50 年，安全等級為二級，抗震設防類別為丙類?；撅L 壓取為 0.45 2，地面粗糙度類別為 類，抗震設防烈度為 8 度 0.2， 類場地，設計地震分組為第一組，結構阻尼比在多遇地震下取 0.02，在罕遇地震下取 0.05。 地基基礎 本場地地形平坦，地貌屬于沖洪積扇中部。地層成層性較好，土層分布及厚度變化比較穩(wěn)定，地基土較均勻，根據(jù)有關資料，在擬建場地及附近無全新世以來的活動斷裂帶通過，亦不存在其他不良地質作用。根據(jù)現(xiàn)場鉆探、原位測試及室內土工試驗成果，本場地內土層分布較穩(wěn)定，各土層的力學性質指標較好，壓縮模量較高，為中低壓縮性。建筑場 地內無軟弱土層，各土層屬于正常固結土。 本場地歷史最高水位標高為 47.5，抗浮設防水位為46.5。地下水對混凝土結構無腐蝕性。 地下室采用天然地基肋梁式筏板基礎，地基承載力持力層為 層粉質黏土。持力層地基承載力特征值為 210KP?；A板厚除剪力墻井筒處為 1000外，其余均為 600。地梁截面為 900 1500 、 900 1800 ；由于地下室埋置較深，基坑卸荷重量遠大于基底壓力，故建筑的沉降僅為基坑回彈再壓縮部分沉降，此沉降對周圍構筑物附加沉降影響較小?；A混凝土 采用強度等級為 C40 的防水混凝土，設計抗?jié)B等級為 S8。 3 無粘結屈曲約束支撐 本工程 1 11 層所用支撐均為日本新日鐵公司提供的無粘結屈曲約束支撐。無粘結屈曲約束支撐通常由 3 部分組成，即核心單元、約束單元和滑動機制。核心單元又稱主受力單元，是此構件中主要的受力組件，可由特定強度的鋼板組成，俗稱芯棒，常見的形狀為十字型及一字型，本工程使用的為十字型核心單元。約束單元負責提供側向約束機制，以防止核心單元受軸壓時發(fā)生整體或局部屈曲，俗稱套筒。另外，由于希望此構件在受拉及受壓時盡可能有相似的力學性能，因此必須在核心單元與約束單元間提供一滑動單元，避免核心單元因受力變形時與約束單元間產生摩擦力。 無粘結屈曲約束支撐在主體框架中按 “ 人 ” 字形布置，支撐一端與框架柱節(jié)點處相連，一端與框架梁相連，分別在框架梁的下端和框架柱與框架梁相交的節(jié)點處設置與核心鋼板等厚的連接板，采用高強螺栓將連接板與無粘結屈曲約束支撐鉸接固定在框架內。為保證支撐能夠發(fā)揮最大作用，按照強節(jié)點弱桿件的設計理念，連接螺栓及連接板設計采用極限強度設計法，保證在支撐破壞前螺栓及連接板不破壞。無粘結屈曲約束支撐節(jié)點簡單、安裝便利，等同 于一般支撐安裝要求。 普通鋼框架加鋼支撐體系的抗震設計概念是：在小震下主體結構為彈性，大震下主體結構進入塑性變形狀態(tài)進行耗能。但往往震后由于變形過大無法修復而造成較大的經濟損失。無粘結屈曲約束支撐的抗震設計概念是：當無粘結屈曲約束支撐實際受力小于屈服荷載時，處于彈性受力狀態(tài)，可以為結構提供足夠的支撐剛度，等同于普通鋼支撐的作用；當無粘結屈曲約束支撐實際受力大于屈服荷載時，開始進入塑性受力狀態(tài)，支撐變形增大為結構提供足夠的耗能能力，產生較大阻尼，耗散地震輸入的大部分能量，并使結構的動力反應（位移、速 度、加速度等）迅速衰減，而主體結構不出現(xiàn)明顯彈塑性，保護主體結構和構件免遭損壞。 無粘結屈曲約束支撐在美國、日本、臺灣等地廣泛采用，期間經歷了地震的實際考驗，是一種較為先進的技術。進入國內后大部分工程均用來作為結構的安全儲備，而真正作為結構主要抗側力構件在實際工程中應用，本工程還是較早的一例。為了保證結構的安全性及將來廣泛應用確定產品檢驗標準，本工程進行了全國超限工程抗震審查，同時對工程中使用的構件進行了專項試驗。試驗結果表明：試件在拉壓行程為 38.4，頻率為 0.5，速度為 76.8下循環(huán) 60 圈后，主要耗能指標的相對偏差量均小于 10，沒有明顯的低周疲勞現(xiàn)象，滿足抗震規(guī)范的要求。 另采用無粘結屈曲約束支撐，從用鋼量上也較采用普通鋼框架加鋼支撐體系經濟。經過計算比較，本工程如果采用普通鋼框架加鋼支撐體系，主框架用鋼約 1630，支撐用鋼約 100，總用鋼量約為 1730；而采用無粘結屈曲約束支撐體系，主框架用鋼約 1600，支撐用鋼量約 50，總用鋼量約為 1650，減少了 80，約占總用鋼量的 6。即使考慮到無粘結屈曲約束支撐的單價較高，仍然是經濟的。采用無粘結屈曲約束支撐 結構體系，地震作用越大，無粘結屈曲約束支撐的耗能能力越強；不僅會提高結構的抗震性能，還因為其良好的耗能能力，會減小主體結構的地震作用，并且降低震后的修復費用，在抗震設防烈度為 8 度的地區(qū)使用時，具有很好的經濟效益。這也是本工程采用無粘結屈曲約束支撐結構體系的重要原因。 4 結構計算分析 本工程采用中國建筑科學研究院 系列的鋼結構程序建模，采用 “ 多層及高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件（ 2004.3） ” 進行結構整體分析。分析的主要結果簡述如下：設計選取 21 個振型，第 一周期為 2.4607， 向剪重比為 4.48， 向剪重比為3.68?？紤]偶然偏心作用下，樓層豎向構件最大的彈性水平位移和層間位移與樓層兩端彈性水平位移和層間位移平均值的比值最大值出現(xiàn)在第 9 層，為 1.29。在地震作用下，樓層最大層間位移角均出現(xiàn)在第 9 層， 向為 1 441， 向為 1 321。總框架任一樓層所承擔的地震剪力，不小于結構底部總剪力的 25，側向剛度不規(guī)則及樓層承載力突變計算結果均能滿足規(guī)范要求。 5 結論 （ 1）無粘結屈曲約束支撐在小震階段保持彈性受力狀態(tài)，在中震和大震 階段，支撐開始耗能，抗震性能良好。無粘結屈曲約束支撐在受拉、受壓的情況下屈服能力相同，消除了傳統(tǒng)中心支撐受壓比受拉屈服能力明顯降低的問題。 (2）無粘結屈曲約束支撐可通過螺栓連接到節(jié)點板，施工安裝方便且經濟；無粘結屈曲約束支撐可保護其他主體結構構件免遭破壞，大震后如需要可更換損壞的支撐；無粘結屈曲約束支撐的剛度和強度很容易調整，故其設計靈活。 (3）由于無粘結屈曲約束支撐是進口產品，單價較高，但它具有優(yōu)越的抗震性能，地震時可以使建筑物有更高的安全性，更好地保護人民群眾的生命和財產安全。并 且在滿足 GB 50011 2001 中對結構樓層最大彈性層間位移角限值前提下，可以通過調整支撐截面來控制結構整體剛度，從而達到減小結構主框架用鋼量的目的。因此，隨著我國國民經濟水平的提高，特別是無粘結屈曲約束支撐國產化以后，將會有更加廣泛的應用前景。 (4）鋼結構材料環(huán)保，施工速度快，需要的施工場地小，擾民較少，較適合在大城市中心區(qū)域或居民較集中的場地環(huán)境下采用。 閱讀相關文檔 :淺談高頻液壓振動錘在蘇州河防汛墻加固改造工程中的應用與總結 新經濟形式企業(yè)管理發(fā)展趨勢的探討 重慶天地項 目開發(fā)前期的幾點風險管理 商業(yè)設計中的防火分區(qū)模式探析 談建筑模板工程施工技術 談冬季施工鋼筋混凝土質量控制措施 談立交工程橋體防滲施工 淺談建設工程投標報價 淺析建筑工程施工中的成本控制 市政道路排水設計要點分析 淺談 EPS 薄抹灰外墻外保溫施工技術質量控制 關于城市污水處理的幾點思考 論市政建設