考慮實(shí)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(jì)規(guī)范所使用的荷載指標(biāo)還是上世紀(jì)80年代初統(tǒng)計(jì)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(duì)當(dāng)前的住宅建筑的樓面荷載狀況進(jìn)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(duì)于作用于樓面的活荷載，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中，首先是將樓面荷載當(dāng)作均布荷載計(jì)算樓板，當(dāng)為框架結(jié)構(gòu)時(shí)，樓面荷載傳遞到框架，以此荷載計(jì)算框架的受

2、力。這里將樓面荷載當(dāng)作均布荷載，再將均布荷載傳遞到框架結(jié)構(gòu)，實(shí)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(huì)隨著時(shí)間和位置發(fā)生改變，具有時(shí)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(jī)場，傳遞到框架結(jié)構(gòu)的荷載也應(yīng)當(dāng)按樓面荷載的隨機(jī)場來確定。 本文以鄭州市較為典型的住宅建筑為對(duì)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(xiàng)目“住宅建筑體系與工程質(zhì)量保障關(guān)鍵技術(shù)”子項(xiàng)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(jì)”項(xiàng)目組對(duì)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(jì)算模型，根據(jù)樓層平面布置和室內(nèi)布置，以及各個(gè)家具重量的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，計(jì)算持久性樓面荷載對(duì)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(jī)分布的持久性樓面活荷載轉(zhuǎn)化為均布荷載。

4、 對(duì)于樓面臨時(shí)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(jì)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(shí)性活荷載的組合)的均值及方差，參照《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的方法，計(jì)算出了樓面活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值。 本文在計(jì)算出樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值的基礎(chǔ)上，用工程分析軟件ANsYs對(duì)鋼框架住宅實(shí)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(jì)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(jì)所做的工作。高等分析比目前的兩階段設(shè)計(jì)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(jìn)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(duì)構(gòu)件尺寸調(diào)查統(tǒng)計(jì)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(diǎn)坐標(biāo)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(jì)算出結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，并和一階彈性結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。計(jì)算結(jié)果表明計(jì)算結(jié)果表明高等分析所得彎矩值與一階彈性計(jì)算所得彎矩值誤差還是比較大的，尤其是在梁柱結(jié)點(diǎn)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?yàn)镻-△、P-δ效應(yīng)會(huì)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(dāng)充分考慮軸力比較大的單元。 最后計(jì)