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建筑輕鋼增層結(jié)構(gòu)與既有結(jié)構(gòu)共同作用分析(3頁).docx

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建筑輕鋼增層結(jié)構(gòu)與既有結(jié)構(gòu)共同作用分析(3頁).docx

1、建筑輕鋼增層結(jié)構(gòu)與既有結(jié)構(gòu)共同作用分析摘要：本文在總結(jié)國內(nèi)輕鋼直接增層結(jié)構(gòu)的形式及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對輕鋼增層結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程應(yīng)用中的靜力學(xué)特性進(jìn)行了詳細(xì)分析，對實(shí)際的工程項(xiàng)目有一定的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：輕鋼增層結(jié)構(gòu)、既有結(jié)構(gòu)、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 concre

2、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 elemen

3、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 signif

4、icance.Keywords: light steel structure, both the layer structure, common function analysis中圖分類號： TU391文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：引言建筑輕鋼結(jié)構(gòu)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(yōu)點(diǎn)在國內(nèi)逐漸獲得廣泛的應(yīng)用。但目前設(shè)計(jì)方法也不夠完善，一般只對增層部分進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。而采用輕鋼結(jié)構(gòu)增層后，結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量、剛度、周期、阻尼比等都發(fā)生了變化，僅對增層部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析是不安全的，應(yīng)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的整體分析。輕鋼直接增層結(jié)構(gòu)的形式及特點(diǎn)分析1、輕鋼直接增

5、層結(jié)構(gòu)的形式輕鋼增層按結(jié)構(gòu)形式可分為直接增層、外套增層、室內(nèi)增層和地下增層四種直接增層工程應(yīng)用最為廣泛，而直接加層是指在舊房結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)上直接加高，荷載全部或部分由舊房基礎(chǔ)、梁、柱來承擔(dān)的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體系增層；多層輕鋼框架增層；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)增層；輕鋼屋架結(jié)構(gòu)增層。 2、輕鋼增層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 輕鋼增層結(jié)構(gòu)除具有傳統(tǒng)加層節(jié)約土地，有效擴(kuò)大使用面積，創(chuàng)造大空間，縮短建設(shè)周期等優(yōu)勢外，還具有下列主要特點(diǎn)： (1)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)相比，輕鋼增層可減輕結(jié)構(gòu)自重1/21/3。 (2)輕鋼增層結(jié)構(gòu)形式多樣化，使許多不能加層的磚混及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)增層

6、成為可能，而且實(shí)現(xiàn)大空間是其獨(dú)特優(yōu)勢。 (3)輕鋼增層的造價(jià)和技術(shù)目前可以做到與磚混結(jié)構(gòu)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(yè)建筑。綜上所述，輕鋼增層結(jié)構(gòu)以其經(jīng)濟(jì)、快速、高效的獨(dú)特優(yōu)勢在民用建筑和工業(yè)建筑中倍受青睞，其在房屋增層與改造中的應(yīng)用前景也十分廣闊。當(dāng)然，輕鋼增層除了存在上述這些優(yōu)點(diǎn)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(zhì)量分布不均勻的結(jié)構(gòu)體系，對抵御地震不利等問題。二、輕鋼增層結(jié)構(gòu)具體設(shè)計(jì)計(jì)算分析 1、輕鋼增層結(jié)構(gòu)柱腳節(jié)點(diǎn)連接形式對整體結(jié)構(gòu)的影響輕鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)傳來的彎矩。在實(shí)際工程中柱腳錨栓的預(yù)緊力不同程度的存在，根據(jù)有限元模型計(jì)算分析可知，鉸接柱腳錨栓的預(yù)緊力能提高柱腳的抗剪承載力;剛接柱腳彎矩使得錨栓產(chǎn)生拉應(yīng)力，考慮柱腳錨栓拉力能提高柱腳的抗剪承載力，同時(shí)施加預(yù)緊力可以進(jìn)一步提高柱腳抗剪承載力和轉(zhuǎn)動剛度。設(shè)計(jì)要同時(shí)考慮錨栓拉應(yīng)力和混凝土壓應(yīng)力的增加。 2、輕鋼增層結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)頂部分別加一層、兩層輕鋼結(jié)構(gòu)以及未進(jìn)行加層的結(jié)構(gòu)，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(fēng)荷載); 工況三:1.2X自重+1.3地震作用。圖1 結(jié)構(gòu)平面布置圖以下以ANSYS有限元模型對此結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體分析。原四層鋼筋混凝土框架及增層后整體框架內(nèi)力計(jì)算將原框架模型進(jìn)行簡化處理后，在工況一、三作用下，列舉結(jié)構(gòu)內(nèi)力中剪力圖和截面最大應(yīng)力圖如圖2所示。（a）剪力圖 (b)最大應(yīng)力圖圖2結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖根據(jù)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(jìn)行具體分析計(jì)算（由于篇幅有限，具體的計(jì)算結(jié)果在此不再贅述）。（2）、計(jì)

9、算結(jié)果分析 a對于同一種結(jié)構(gòu)，同一種工況下，加層結(jié)構(gòu)柱腳為鉸接時(shí)，加層結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的應(yīng)力和應(yīng)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(jié)構(gòu)在增層樓層處的應(yīng)力和應(yīng)變與原結(jié)構(gòu)相比變化比較明顯，尤其是“4+2結(jié)構(gòu)的變化更加突出。這正是由于輕鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度與鋼筋混凝土相比較小造成的，所以增層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是十分重要的。 c由于輕鋼結(jié)構(gòu)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(zhì)量較下部小，沒有出現(xiàn)增層的層間位移角及結(jié)構(gòu)內(nèi)力突變現(xiàn)象。由于篇幅有限，輕鋼增層結(jié)構(gòu)的動力分析不能在此詳細(xì)敘述。結(jié)論通過本文對

10、輕鋼增層結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析(4, 4+1”和“4+2)，可總結(jié)出以下幾點(diǎn)： (1)結(jié)構(gòu)在恒載、活載以及地震力作用下進(jìn)行組合時(shí)，有地震力參與的組合，結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體系進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)主要考慮地震力作用對結(jié)構(gòu)的影響。 (2)當(dāng)增層結(jié)構(gòu)柱腳為鉸接時(shí)，增層結(jié)構(gòu)的水平位移比柱腳剛接的水平位移大。 (3)對原結(jié)構(gòu)頂部增加不同層數(shù)的輕鋼結(jié)構(gòu)來說，頂部增加的層數(shù)越多，輕鋼增層結(jié)構(gòu)對原結(jié)構(gòu)的影響也就越大，尤其是在增層樓層處結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和應(yīng)變變化更加明顯。因此，應(yīng)對這種上柔下剛、質(zhì)量分布不均勻的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)【1】崔艷秋、柳鋒。輕鋼結(jié)構(gòu)在建筑物增層設(shè)計(jì)應(yīng)用中的若干問題等。山東建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)；2001 第3期注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。

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