次框架開洞的巨型鋼框架結(jié)構(gòu)性能分析

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1、次框架開洞的巨型鋼框架結(jié)構(gòu)性能分析第37卷第1期建　筑　結(jié)　構(gòu)2007年1月陳　麟　張耀春　周　云121(1廣州大學(xué)土木工程學(xué)院　510405;2哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院　150090)[提要]　巨型鋼框架結(jié)構(gòu)相對(duì)其他結(jié)構(gòu)體系而言,最顯著的優(yōu)點(diǎn)是可以滿足大開洞的建筑功能要求。以結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形為指標(biāo),進(jìn)行了次框架開洞的巨型鋼框架結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的靜力性能和地震作用下的抗震性能分析,并對(duì)開洞結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出了一些建議。[關(guān)鍵詞]　巨型鋼框架　次框架　開洞　靜力性能　抗震性能AnalysisonPerforman

2、cesofSteelMegaFrameStructurewithHoleinSubordinateStructureChenLin,ZhangYaochun,ZhouYun(1SchoolofCivilEngineering,GuangzhouUniversity,Guangzhou510405,China;2SchoolofCivilEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150090,China)Abstract:Comparingwithotherstr

3、ucturesystems,thesignificantcharacterofsteelmegaframeisthatitcanbeusedtosatisfythespecialbuildingformsandfunctions.Thestaticandearthquake-resistantperformanceofmegaframewithholeisanalyzed.Theeffectofholepositionofsubordinatestructureontheperformanceofmegafra

4、meisalsodiscussed.Suggestionsarepresentedfordesignofthestructurewithhole.Keywords:steelmegaframewithhole;subordinatestructure;staticperformance;earthquake-resistantperformance0　引言巨型框架的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)之一是主次結(jié)構(gòu)明確[1],可以滿足大開洞的建筑功能要求,在巨型框架的下部若干層高度范圍內(nèi),可以按需要設(shè)置大空間的無柱中庭、展覽廳和多功能廳

5、等。如臺(tái)灣的高雄銀行大樓[2],建筑外形象一枚古代的錢幣,要求在結(jié)構(gòu)的層13～34中部開洞,因此采用了巨型框架結(jié)構(gòu)體系。下面設(shè)計(jì)了一個(gè)規(guī)則的棱柱體巨型鋼框架,在此基礎(chǔ)上,將不同位置的次框架去掉以形成空洞層,分析次框架的開洞位置對(duì)巨型鋼框架結(jié)構(gòu)性能的影響。1　計(jì)算模型1.1規(guī)則的棱柱體巨型鋼框架SF1A設(shè)計(jì)的規(guī)則的棱柱體巨型鋼框架模型SF1A是一座48層的辦公樓,高度為192m,層高均為4m。四根巨型柱分別位于四個(gè)角上,每12層布置一道巨型梁。結(jié)構(gòu)底部與基礎(chǔ)的連接為固接,梁、柱、支撐之間的連接均為剛接。結(jié)構(gòu)平面與

6、立面布置如圖1所示,在風(fēng)荷載和豎向荷載共同作用下[3],合理的構(gòu)件截面尺寸見表1。梁、柱、支撐采用鋼結(jié)構(gòu),柱和支撐均采用箱形截面,梁為焊接工字鋼。層1～24的柱子用Q345鋼,其他桿件采用Q235鋼,樓板采用壓型鋼板組合樓板,混凝土標(biāo)號(hào)為C30,樓板折算厚度為11.5cm。1.2次框架開洞的巨型鋼框架SF1D,SF2D,SF3D為分析次框架開洞位置的影響,分別將圖1模型SF1A底層到第一道巨型梁之間、第一道巨型梁與第二　圖1　巨型鋼框架模型SF1A的立面和平面布置道巨型梁之間、第二道巨型梁與第三道巨型梁之間的y

7、向的次框架去掉,形成3個(gè)大開洞空間結(jié)構(gòu),依次得到模型SF1D,SF2D,SF3D。這三個(gè)開洞模型的側(cè)立面與SF1A相同。在開洞位置的頂端設(shè)兩層剛度很大的巨型梁轉(zhuǎn)換層,以將開洞位置上部的豎向荷載傳給巨型柱,為此還需加大巨型柱的截面。調(diào)整后的模型SF1D,SF2D,SF3D的構(gòu)件截面尺寸見表1,梁、柱、支撐均選用Q345鋼。采用通用有限元分析軟件ANSYS對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析。進(jìn)行風(fēng)荷載和豎向荷載作用下的彈性分析時(shí),梁、柱、支撐均采用彈性三維梁單元Beam4,樓板采用彈性三維殼單元Shell63;進(jìn)行罕遇地震作用下的

8、彈1模型的構(gòu)件截面尺寸(mm)層號(hào)1～1213～2425～3637～481～2425～481～481～481～48SF1A巨型柱(900×900×50×50)巨型柱(900×900×40×40)巨型柱(800×800×40×40)巨型柱(700×700×30×30)普通柱(800×800×40×40)普通柱(700×700×30×30)巨型梁(800×300×19×35)普通梁(700