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建标库官方博客
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正文
2019-09-18 09:16:51 | 分类:默认分类 | 标签:

摘要:对某复杂体型钢结构通过两种软件进行对比分析

关键词:荷载组合、风荷载体型系数、雪荷载不均匀布置

 

引言

钢结构因其自重具有强度高、质量轻、易塑形、良好的加工性能及焊接性能、材料可重复使用等优点,而广泛应用于大型厂房、场馆、超高层等领域。在钢结构设计过程中,合理的模型,荷载准确输入,各式的工况定义是确保结构安全、降低工程造价的保障。同时对于体系复杂的钢结构房屋,采用不同的软件进行复核是非常有必要的。本文以咸阳展厅项目为例,浅谈复杂体型钢结构设计应注意事项,期望为有关设计人员提供一定的参考。

项目概况

该项目位于咸阳市高新区,其屋顶效果类似紫薇花(咸阳市市花),展厅整体形式为正六边形(图1)。

该项目基本风压为0.35KN/㎡,主体结构体型系数按《建筑荷载规范》GB 50009-2012表8.3.1中第30款,其上部的体型系数按《建筑荷载规范》GB 50009-2012表8.3.1中第29款。由于采用钢结构设计,该种结构类型对雪荷载较敏感,该项目屋顶雪荷载采用100年基本雪压为0.3KN/㎡。考虑到该建筑周圈有高层建筑,屋顶存在高低差,积雪不均匀分布系数取为2.0,雪荷载取0.6KN/㎡。该项目所在地抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.2g,所属地震分组为第二组。

模型建立

本工程钢材均采用Q345B,分别采用3D3SV14及SAP2000进行计算分析。各软件的功能如下:

3D3S软件可进行结构非线性荷载——位移关系及极限承载力的计算、预张力结构的初始状态找形分析与工作状态计算,包括索杆体系、索梁体系、索网体系和混合体系的找形和计算、杆结构屈曲特性的计算、结构动力特性的计算和动力时程的计算;并且能根据最终结果进行节点输出制图。

SAP2000是集成化的通用结构分析与设计软件,可以完成模型的创建和修改、计算结果的分析和执行、结构设计的检查和优化以及计算结果的图表显示(包括时程反应的位移曲线、反应谱曲线、加速度曲线)和文本显示等等。

参数设定

其中风荷载体型系数、雪荷载分布及地震力参数分别按图2- 14执行。

分析组合如下:荷载组合信息

 

 

     重力荷载代表值组合系数:

         恒载                             1.00

         活载1                            0.50

组合号

恒载

活载

风荷载

水平地震

竖向地震

1

1.00

0.50

0.20*1.40

1.30

 

2

1.00

0.50

0.20*1.40

 

1.30

3

1.00

0.50

0.20*1.40

1.30

0.50

4

1.00

0.50

0.20*1.40

0.50

1.30

5

1.00

0.50

0.20*1.40

1.30

 

6

1.00

0.50

0.20*1.40

 

1.30

7

1.00

0.50

0.20*1.40

1.30

0.50

8

1.00

0.50

0.20*1.40

0.50

1.30

9

1.00

0.50

0.20*1.40

1.30

 

10

1.00

0.50

0.20*1.40

 

1.30

11

1.00

0.50

0.20*1.40

1.30

0.50

12

1.00

0.50

0.20*1.40

0.50

1.30

13

1.00

0.50

0.20*1.40

1.30

 

14

1.00

0.50

0.20*1.40

 

1.30

15

1.00

0.50

0.20*1.40

1.30

0.50

16

1.00

0.50

0.20*1.40

0.50

1.30

17

1.00

0.50

0.20*1.40

1.30

 

18

1.00

0.50

0.20*1.40

 

1.30

19

1.00

0.50

0.20*1.40

1.30

0.50

20

1.00

0.50

0.20*1.40

0.50

1.30

21

1.00

0.50

0.20*1.40

1.30

 

22

1.00

0.50

0.20*1.40

 

1.30

23

1.00

0.50

0.20*1.40

1.30

0.50

24

1.00

0.50

0.20*1.40

0.50

1.30

25

1.00

0.50

0.20*1.40

1.30

 

26

1.00

0.50

0.20*1.40

 

1.30

27

1.00

0.50

0.20*1.40

1.30

0.50

28

1.00

0.50

0.20*1.40

0.50

1.30

29

1.00

0.50

0.20*1.40

1.30

 

30

1.00

0.50

0.20*1.40

 

1.30

31

1.00

0.50

0.20*1.40

1.30

0.50

32

1.00

0.50

0.20*1.40

0.50

1.30

33

1.00

0.50

0.20*1.40

1.30

 

34

1.00

0.50

0.20*1.40

 

1.30

35

1.00

0.50

0.20*1.40

1.30

0.50

36

1.00

0.50

0.20*1.40

0.50

1.30

37

1.00

0.50

0.20*1.40

1.30

 

38

1.00

0.50

0.20*1.40

 

1.30

39

1.00

0.50

0.20*1.40

1.30

0.50

40

1.00

0.50

0.20*1.40

0.50

1.30

41

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

1.30

 

42

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

 

1.30

43

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

1.30

0.50

44

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

0.50

1.30

45

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

1.30

 

46

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

 

1.30

47

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

1.30

0.50

48

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

0.50

1.30

49

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

1.30

 

50

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

 

1.30

51

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

1.30

0.50

52

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

0.50

1.30

53

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

1.30

 

54

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

 

1.30

55

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

1.30

0.50

56

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

0.50

1.30

57

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

1.30

 

58

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

 

1.3

59

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

1.30

0.50

60

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

0.50

1.30

61

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

1.30

 

62

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

 

1.30

63

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

1.30

0.50

64

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

0.50

1.30

65

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

1.30

 

66

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

 

1.30

67

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

1.30

0.50

68

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

0.50

1.30

69

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

1.30

 

70

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

 

1.30

71

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

1.30

0.50

72

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

0.50

1.30

73

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

1.30

 

74

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

 

1.30

75

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

1.30

0.50

76

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

0.50

1.30

77

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

1.30

 

78

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

 

1.30

79

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

1.30

0.50

80

1.20

1.20*0.50

0.20*1.40

0.50

1.30

81

1.35

1.40*0.70

1.40*0.60

 

 

82

1.35

1.40*0.70

1.40*0.60

 

 

83

1.35

1.40*0.70

1.40*0.60

 

 

84

1.35

1.40*0.70

1.40*0.60

 

 

85

1.35

1.40*0.70

1.40*0.60

 

 

86

1.35

1.40*0.70

1.40*0.60

 

 

87

1.35

1.40*0.70

1.40*0.60

 

 

88

1.35

1.40*0.70

1.40*0.60

 

 

89

1.35

1.40*0.70

1.40*0.60

 

 

90

1.35

1.40*0.70

1.40*0.60

 

 

91

1.35

1.40*0.70

 

 

 

92

1.35

1.40*0.70

 

 

 

93

1.35

 

1.40*0.60

 

 

94

1.35

 

1.40*0.60

 

 

95

1.35

 

1.40*0.60

 

 

96

1.35

 

1.40*0.60

 

 

97

1.35

 

1.40*0.60

 

 

经软件分析后各个构件的应力比见下图15、16:

比较两个软件结果可见本工程的构件应力比相差不超过5%,认为构件规格能满足要求。计算完毕后大部分节点都能由软件完成设计,但对于6根杆件交汇处的节点目前软件依然无法完成。根据相关文献,本文提供一些节点做法(图17-20)参考。

结语

对于一些造型复杂的建筑,钢结构相比混凝土结构有更多的优势,尤其是存在大跨度、高烈度的地区优势更加明显。但是对结构安全性和合理性提出了更高的要求,需要设计人员引起重视,建模考虑细致,参数设置正确,确保结构安全。本文难免有不足之处,希望广大设计人员指正为感!


参考文献

【1】李颖,李建宏等《基于ABAQUS的钢结构节点有限元静力分析》,建筑结构,第43卷增刊

【2】薛建阳,刘祖强等《钢结构异性节点受力性能及非线性有限元分析》西安建筑科技大学学报第42卷第5期

【3】刘习超《ABAQUS在钢结构节点中的应用分析分析》,铁路勘察与设计


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