《輕鋼住宅結(jié)構(gòu)體系動(dòng)力特性探究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、輕鋼住宅結(jié)構(gòu)體系動(dòng)力特性探究摘要：通過(guò)輕鋼結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性的研究，為今后輕鋼住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。運(yùn)用ANSYS有限元計(jì)算軟件對(duì)多層(6層)和小高層(10層)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)AAA級(jí)住宅進(jìn)行建模分析，在模型設(shè)計(jì)中分別采用純框架結(jié)構(gòu)、框架-支撐結(jié)構(gòu)和框架-核心筒結(jié)構(gòu)，通過(guò)模態(tài)分析、8度區(qū)多遇地震下的反應(yīng)譜分析和8度區(qū)多遇、罕遇地震下的時(shí)程分析，得到三種結(jié)構(gòu)體系的自振周期、各層質(zhì)心位移、層間位移角、多遇和罕遇地震下節(jié)點(diǎn)位移時(shí)程曲線，經(jīng)過(guò)比較分析，總結(jié)三種結(jié)構(gòu)形式的動(dòng)力特性。分析結(jié)果表明，純框架結(jié)構(gòu)適用于低多層和

2、中低烈度的輕鋼住宅。關(guān)鍵詞：輕鋼住宅；框架結(jié)構(gòu)；框架-支撐結(jié)構(gòu)；框架-核心筒結(jié)構(gòu)；動(dòng)力特性中圖分類號(hào)：TU392.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-1098(2012)01-0029-06收稿日期：2011-11-26作者簡(jiǎn)介：劉菁華(1987-),女，江蘇南通人，在讀碩士，研究方向：輕鋼結(jié)構(gòu)抗震性能研究。輕鋼結(jié)構(gòu)一般指承受相對(duì)較小的外加荷載，采用較小的構(gòu)件截面尺寸，結(jié)構(gòu)自重較輕的鋼結(jié)構(gòu)。它是以經(jīng)濟(jì)型材構(gòu)件，包括冷彎薄壁型鋼、熱軋或焊接H型鋼、T型鋼、焊接或無(wú)縫鋼管及其組合構(gòu)件作為結(jié)構(gòu)的承重骨架，

3、以壓型鋼板及其組合板材、PC板、ALC板及稻草板等質(zhì)量輕、保溫防火隔熱性能好、防水效果佳的輕質(zhì)材料作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一種新型建筑結(jié)構(gòu)體系［1］。相對(duì)于傳統(tǒng)建筑，輕鋼結(jié)構(gòu)具有安全可靠、節(jié)能環(huán)保、建筑表現(xiàn)力強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)適用等優(yōu)勢(shì)，有廣闊的市場(chǎng)前景。輕鋼住宅的結(jié)構(gòu)體系主要有：純鋼框架體系，鋼框架-支撐體系,鋼框架-剪力墻體系，交錯(cuò)桁架體系，鋼框架-核心筒體系等［2］。目前，輕鋼框架結(jié)構(gòu)多用于低層，對(duì)它在靜力荷載下的受力和變形性能以及抗震性能已有了一定的研究［3-6］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，多層住宅占城鎮(zhèn)住宅總數(shù)的80%,隨著城

4、市用地的緊張，小高層住宅在市場(chǎng)中占的比重也越來(lái)越大，所以對(duì)多層和小高層輕鋼住宅動(dòng)力特性的研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文運(yùn)用有限元軟件ANSYS分別對(duì)多層（6層）和小高層（10層）的純框架結(jié)構(gòu)、框架-支撐結(jié)構(gòu)和框架-核心筒結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能進(jìn)行比較分析，為今后輕鋼住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了參考。1計(jì)算模型根據(jù)文獻(xiàn)［7］的評(píng)定方法，在AAA級(jí)住宅套型（三室兩廳兩衛(wèi)）的基礎(chǔ)上稍作修改，使模型更規(guī)則，更利于梁柱的布置（見圖1）。軸線長(zhǎng)23m,寬10.2m,結(jié)構(gòu)層高2.8m,樓面恒載取3.5kN/m2,樓面活載取2

5、.0kN/m2,屋面恒、活載取0.5kN/m2,現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，墻體為ALC板。基本風(fēng)壓取0.45kN/m2,地面粗糙程度為B類，8度近震，III類場(chǎng)地，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，結(jié)構(gòu)在多遇地震下的阻尼比取3.5%,罕遇地震下的阻尼比取5%。梁柱剛接，框架柱和基礎(chǔ)剛接?？蚣苤捎梅戒摴?，鋼梁采用熱軋H型鋼。圖1住宅結(jié)構(gòu)平面圖6層結(jié)構(gòu)模型的梁、柱鋼材型號(hào)為Q235,隨著樓層的增加，豎向荷載增大，梁、柱構(gòu)件的截面和強(qiáng)度都需加大，所以10層結(jié)構(gòu)模型的梁、柱構(gòu)件需使用Q345號(hào)鋼材。6層和10層純框架體系、

6、框架-支撐體系、框架-混凝土筒體體系。3計(jì)算方法和計(jì)算結(jié)果比較在建模過(guò)程中，模型的梁、柱采用Beaml88單元，樓板采用Shell63單元，支撐采用Linkl0單元，框架-支撐結(jié)構(gòu)分別在山墻、分戶墻和樓梯間處布置交叉支撐，6層框架-核心筒結(jié)構(gòu)的筒體布置在樓梯間處。小高層住宅需要增設(shè)電梯，所以10層框架-核心筒結(jié)構(gòu)的筒體布置在樓梯間和電梯井處。建模完成后，運(yùn)用ANSYS有限元軟件對(duì)結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行模態(tài)分析、反應(yīng)譜分析和時(shí)程分析。3.1模態(tài)分析模態(tài)分析用來(lái)確定結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型，本文所用的模態(tài)方法為子空間

7、迭代法，即假設(shè)結(jié)構(gòu)一定數(shù)目的特征向量N,通過(guò)迭代修正求出結(jié)構(gòu)的近似前N階向量，這個(gè)N維空間就是結(jié)構(gòu)真實(shí)空間的子空間。將ANSYS模態(tài)分析算得的三種結(jié)構(gòu)的自振頻率換算成自振周期。10層輕鋼結(jié)構(gòu)的自振周期明顯大于6層輕鋼結(jié)構(gòu)，純框架結(jié)構(gòu)的整體剛度小，自振周期偏長(zhǎng)，框架-核心筒結(jié)構(gòu)的整體剛度最大，自振周期最短，而框架-支撐結(jié)構(gòu)的自振周期位于兩者之間。由于純框架結(jié)構(gòu)的橫向剛度較低，整個(gè)結(jié)構(gòu)沒有形成較好的抗扭能力，所以扭轉(zhuǎn)出現(xiàn)在第二振型?？蚣?支撐結(jié)構(gòu)在橫向布置的支撐較多，結(jié)構(gòu)的橫向剛度和抗扭剛度較框架結(jié)構(gòu)都

8、有了提高，所以扭轉(zhuǎn)退到了第三振型。10層框架-核心筒結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)出現(xiàn)在第二振型，這與筒體布置的位置有關(guān)，因此在設(shè)計(jì)上還需改進(jìn)?？偟膩?lái)說(shuō),模態(tài)分析可以初步判斷模型建立的準(zhǔn)確性和有效性，也可以清楚地觀察出三種結(jié)構(gòu)的基本振型狀況。3.2反應(yīng)譜分析在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上接著進(jìn)行譜分析，它是一種將模態(tài)分析結(jié)果與一個(gè)已知的譜聯(lián)系起來(lái)，然后計(jì)算模型的位移和應(yīng)力的分析方法：8]o本文采用SPRS法進(jìn)行譜分析，即對(duì)基底各節(jié)點(diǎn)分別沿X、Y、Z方向輸入地震加速度反應(yīng)譜曲線來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。將