考慮實際活荷載分布的鋼框架住宅高等分析.pdf

1、我國現(xiàn)階段建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范所使用的荷載指標還是上世紀80年代初統(tǒng)計得出的，現(xiàn)在住宅所承受的荷載與80年代初已經(jīng)有了很大不同。如，隨著人們生活水平的提高，居住條件有了很大改善，家庭的裝修、家具的更新非常普遍。因此有必要對當前的住宅建筑的樓面荷載狀況進行調(diào)查和分析，以為我國有關(guān)規(guī)范的編制提供基礎(chǔ)。 對于作用于樓面的活荷載，在結(jié)構(gòu)設(shè)計計算中，首先是將樓面荷載當作均布荷載計算樓板，當為框架結(jié)構(gòu)時，樓面荷載傳遞到框架，以此荷載計算框架的受

2、力。這里將樓面荷載當作均布荷載，再將均布荷載傳遞到框架結(jié)構(gòu)，實際是假定了樓面荷載為均勻分布。我們知道作用在樓面的持久性活荷載，會隨著時間和位置發(fā)生改變，具有時間的變異性和空間的變異性，因此作用于樓面的荷載屬荷載隨機場，傳遞到框架結(jié)構(gòu)的荷載也應(yīng)當按樓面荷載的隨機場來確定。 本文以鄭州市較為典型的住宅建筑為對象，其建筑面積分別為80平米、120平米、160平米的樓層為代表，參照大量同類房間中家具的布置形式，最終確定能夠代表大多數(shù)同類

3、住宅房屋平面布置與室內(nèi)布置形式。根據(jù)國家“十五”科技攻關(guān)項目“住宅建筑體系與工程質(zhì)量保障關(guān)鍵技術(shù)”子項目“中原地區(qū)住宅建筑結(jié)構(gòu)可靠性技術(shù)的荷載和抗力調(diào)查與統(tǒng)計”項目組對樓面家具重量調(diào)查的數(shù)據(jù)，應(yīng)用工程分析軟件，建立鋼筋混凝土樓板和型鋼梁平面計算模型，根據(jù)樓層平面布置和室內(nèi)布置，以及各個家具重量的統(tǒng)計參數(shù)，計算持久性樓面荷載對于框架梁的作用。在此基礎(chǔ)上，分別以樓板變形和樓層梁最大彎矩相等的原則，將隨機分布的持久性樓面活荷載轉(zhuǎn)化為均布荷載。

4、 對于樓面臨時性活荷載，由于其離散性大，且并不經(jīng)常出現(xiàn)，本文參考了課題組統(tǒng)計調(diào)查后最終歸納的數(shù)據(jù)。根據(jù)最終的樓面活荷載(持久性活荷載和臨時性活荷載的組合)的均值及方差，參照《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準》的方法，計算出了樓面活荷載的標準值。 本文在計算出樓面活荷載標準值的基礎(chǔ)上，用工程分析軟件ANsYs對鋼框架住宅實現(xiàn)了高等分析。 高等分析理論是近年來處于熱門研究中的一種新的結(jié)構(gòu)計算方法。高等分析是指通過精確的一次非線性

5、分析，完善的考慮結(jié)構(gòu)的二階效應(yīng)及其其他因素的影響，完成目前兩階段設(shè)計所做的工作。高等分析比目前的兩階段設(shè)計方法更精確，更簡捷。由于影響鋼框架穩(wěn)定性和極限承載力的因素主要有：幾何非線性、材料非線性、幾何缺陷、殘余應(yīng)力、板件的局部屈曲、彎曲扭曲、半剛性連接等。在高等分析過程中把所有這些因素考慮進去是非常復(fù)雜的，本文主要考慮了影響比較大的幾何非線性、材料非線性和初始缺陷。初始缺陷包括初彎曲和初偏心，根據(jù)課題組對構(gòu)件尺寸調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定初始缺陷

6、值。在ANSYS建模的過程中通過調(diào)整節(jié)點坐標來考慮這種缺陷的影響。 在荷載(恒載與荷載最不利組合)作用下，計算出結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，并和一階彈性結(jié)果進行對比。計算結(jié)果表明計算結(jié)果表明高等分析所得彎矩值與一階彈性計算所得彎矩值誤差還是比較大的，尤其是在梁柱結(jié)點位置，誤差大都在5％以上。沿高度方向誤差從下到上逐漸減小，這是因為P-△、P-δ效應(yīng)會隨著軸力的變大而變的比較顯著，因此在高等分析過程中應(yīng)當充分考慮軸力比較大的單元。 最后計