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1、建筑輕鋼增層結構與既有結構共同作用分析摘要：本文在總結國內輕鋼直接增層結構的形式及特點的基礎上，對輕鋼增層結構在實際工程應用中的靜力學特性進行了詳細分析，對實際的工程項目有一定的指導意義。 關鍵詞：輕鋼增層結構、既有結構、共同作用分析Abstract: this article from the characteristics of reinforced concrete finite element analysis, based on ANSYS finite element analysis software, the steel of a steel reinforced concre2、te node on the 3 d entity modeling and related the convergence problem and processing method, this paper analyzes research of hope for building mixed structure beam wall node research field vibration resistance make some contributions.Keywords: building mixed structure, beam wall node, finite elemen3、t analysisAbstract: the paper summarized the domestic light steel structure of the form of direct increase and characteristics, and on the basis of light steel structure of the practical engineering application layer in the statics characteristics are analyzed, and the actual project has some signif4、icance.Keywords: light steel structure, both the layer structure, common function analysis中圖分類號： TU391文獻標識碼：A文章編號：引言 建筑輕鋼結構增層是目前逐步被推廣的一種房屋增層與改造形式，它具有自重輕、抗震性能好和施工方便等優點在國內逐漸獲得廣泛的應用。 但目前設計方法也不夠完善，一般只對增層部分進行設計計算。而采用輕鋼結構增層后，結構的整體質量、剛度、周期、阻尼比等都發生了變化，僅對增層部分結構進行計算分析是不安全的，應進行建筑結構的整體分析。輕鋼直接增層結構的形式及特點分析1、輕鋼直接增5、層結構的形式 輕鋼增層按結構形式可分為直接增層、外套增層、室內增層和地下增層四種直接增層工程應用最為廣泛，而直接加層是指在舊房結構主體結構上直接加高，荷載全部或部分由舊房基礎、梁、柱來承擔的結構形式。 目前，輕鋼直接增層的主要形式有以下幾種：門式剛架輕鋼結構體系增層；多層輕鋼框架增層；網架結構增層；輕鋼屋架結構增層。 2、輕鋼增層結構的特點 輕鋼增層結構除具有傳統加層節約土地，有效擴大使用面積，創造大空間，縮短建設周期等優勢外，還具有下列主要特點： (1)與鋼筋混凝土結構和磚混結構相比，輕鋼增層可減輕結構自重1/21/3。 (2)輕鋼增層結構形式多樣化，使許多不能加層的磚混及鋼筋混凝土結構增層6、成為可能，而且實現大空間是其獨特優勢。 (3)輕鋼增層的造價和技術目前可以做到與磚混結構持平。 (4)輕鋼增層適用范圍廣。不僅適用于各類民用建筑，而且也適用于工業建筑。 綜上所述，輕鋼增層結構以其經濟、快速、高效的獨特優勢在民用建筑和工業建筑中倍受青睞，其在房屋增層與改造中的應用前景也十分廣闊。 當然，輕鋼增層除了存在上述這些優點外，也存在一些不足，例如：輕鋼增層后形成下剛上柔、下重上輕的剛度和質量分布不均勻的結構體系，對抵御地震不利等問題。二、輕鋼增層結構具體設計計算分析 1、輕鋼增層結構柱腳節點連接形式對整體結構的影響 輕鋼結構直接增層的柱腳形式可分為鉸接和剛接柱腳。對于鉸接柱腳，柱腳僅受7、軸向壓力和水平方向剪力。對于剛接柱腳，柱腳除受軸向壓力和水平方向剪力外，還受到加層結構傳來的彎矩。 在實際工程中柱腳錨栓的預緊力不同程度的存在，根據有限元模型計算分析可知，鉸接柱腳錨栓的預緊力能提高柱腳的抗剪承載力;剛接柱腳彎矩使得錨栓產生拉應力，考慮柱腳錨栓拉力能提高柱腳的抗剪承載力，同時施加預緊力可以進一步提高柱腳抗剪承載力和轉動剛度。設計要同時考慮錨栓拉應力和混凝土壓應力的增加。 2、輕鋼增層結構的靜力分析 以以下模型為分析對象：在既有四層鋼筋混凝土框架結構頂部分別加一層、兩層輕鋼結構以及未進行加層的結構，在下文中將用“4, 4+1、 4+2”來表示。 工況條件分別為： 工況一:1.2恒8、荷載+1.4活荷載; 工況二:1.2恒荷載+1.40.9(活荷載+風荷載); 工況三:1.2X自重+1.3地震作用。 圖1 結構平面布置圖以下以ANSYS有限元模型對此結構進行具體分析。原四層鋼筋混凝土框架及增層后整體框架內力計算 將原框架模型進行簡化處理后，在工況一、三作用下，列舉結構內力中剪力圖和截面最大應力圖如圖2所示。 （a）剪力圖 (b)最大應力圖圖2結構內力圖 根據以上分析思路，分別對原四層框架頂部增加一層鋼框架、原四層框架頂部增加二層輕鋼框架，鋼框架柱腳采用剛接、原四層框架頂部增加二層鋼框架，鋼框架柱腳鉸接，進行具體分析計算（由于篇幅有限，具體的計算結果在此不再贅述）。（2）、計9、算結果分析 a對于同一種結構，同一種工況下，加層結構柱腳為鉸接時，加層結構的水平位移比柱腳為剛接的大。 b在1況一、三作用下，原4”層結構的應力和應變變化比較均勻，各層之間的差別不太大；而增層后的“4+1”和“4+2”結構在增層樓層處的應力和應變與原結構相比變化比較明顯，尤其是“4+2結構的變化更加突出。這正是由于輕鋼結構的質量、剛度與鋼筋混凝土相比較小造成的，所以增層結構的設計是十分重要的。 c由于輕鋼結構增層的剛度與原鋼筋棍凝土框架的剛度變化不大，而且增層部分的質量較下部小，沒有出現增層的層間位移角及結構內力突變現象。 由于篇幅有限，輕鋼增層結構的動力分析不能在此詳細敘述。結論 通過本文對10、輕鋼增層結構的計算分析(4, 4+1”和“4+2)，可總結出以下幾點： (1)結構在恒載、活載以及地震力作用下進行組合時，有地震力參與的組合，結構的樓層水平位移比較大，因此地震作用是引起樓層水平位移的主要因素。在對輕鋼增層這種新型結構體系進行設計時，應主要考慮地震力作用對結構的影響。 (2)當增層結構柱腳為鉸接時，增層結構的水平位移比柱腳剛接的水平位移大。 (3)對原結構頂部增加不同層數的輕鋼結構來說，頂部增加的層數越多，輕鋼增層結構對原結構的影響也就越大，尤其是在增層樓層處結構的應力和應變變化更加明顯。因此，應對這種上柔下剛、質量分布不均勻的結構進行合理的設計。參考文獻【1】崔艷秋、柳鋒。輕鋼結構在建筑物增層設計應用中的若干問題等。山東建筑工程學院學報；2001 第3期 注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。