带夹层门式刚架结构设计分析.pdf

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1、文章编号：1009—944l(2011)04一0023—02带夹层门式刚架结构设计分析口口荣杰(山西八建集团有限公司，山西太原030027)摘要：对带夹层门式刚架钢结构体系的特性进行了总结归纳，使用有限元分析软件S印2000对某带夹层门式刚架汽车展厅结构迸行了实例研究，得出对工程实际有意义的结论。关键词：轻型钢结构；门式刚架，夹层结构，结构性能，结构分析中图分类号：rItU328文献标识码：A引言目前，门式刚架轻型钢结构体系已经得到了广泛应用。随着厂房向大型化、多功能化发展，为了充分利用厂房内净空，常需要设置操作架台或者局部设置办公夹层。当局部夹层与主体门式刚

2、架连接时，就衍生出一种新的结构形式——带夹层门式刚架钢结构体系⋯。这种结构形式既不同于多层钢结构，也不同于一般的单层门式刚架工业厂房结构。目前，在结构设计规范中尚无明确的条文规定来规范带夹层门式刚架钢结构体系的设计问题拉J，设计时必须根据结构的具体形式进行分析，并在设计参数、构件选用、支撑布置及节点处理等方面采取具体措施，以保证结构设计安全、可靠性及经济性。本文分析了带夹层门式刚架的结构特性，结合某带夹层门式刚架汽车展厅结构实例，使用有限元分析软件S印2000进行地震作用反应谱响应分析，得出了对工程实际有意义的结论。1带夹层门式刚架钢结构体系及特点带夹层门式刚

3、架轻型钢结构体系的夹层一般采用组合楼板，常用于办公室、设备机房、活动区等。相对于轻钢屋面来讲，夹层的自重一般比较大，使用荷载也大。一般由柱、柱间支撑、主次梁及楼板、楼梯、栏杆组成。按使用功能要求可分为办公用夹层平台和设备操作用夹层平台。按照与主体连接关系的不同，平台结构还可分成与主体厂房完全分开的独立夹层平台，一侧与主体厂房连接、另一侧设独立柱的夹层平台，后一种夹层平台又可以根据与主体厂房连接方式的不同，分为刚接连接平台和铰接连接平台两种。按夹层平台的布置范围划分，可分为局部夹层平台和满布夹层平台。与单层工业厂房或多层民用轻钢结构相比，这种带夹层门式刚架轻型钢

4、结构体系具有以下特点：(1)由于夹层结构往往荷载及自重较大，不能忽视夹层结构对整体结构的影响。这种结构形式一般由地震作用组合控制，设计时必须计算地震作喟。(2)如果刚架纵、横两个方向的总刚度和总水平力的合力中心不重合，质量和刚度分布明显不对称，则按抗震设计规范属于平面不规则结构建筑，在结构抗震分析时应计入双向水平地震作用下的扭转影响。(3)对于带有较大洞口的夹层结构，由于夹层楼盖水平刚度存在变化，在建立力学模型时，需考虑楼板的实际刚性，按弹性板壳单元考虑。(4)若高度已达到多层建筑的限制值，在设计中不应忽视风荷载对结构的影响，并且按照不同的规范条文要求来进行结

5、构设计。(5)为保证结构在安装和使用过程中的纵向稳定性和安全，传递并承受房屋纵向水平荷载，应为刚架提供平面外可靠支撑，以减小刚架平面外计算长度。2工程实例2．1工程概况某工程为一汽车展厅，其结构形式为轻型门式刚架，长度60m，柱距6m，门式刚架跨度26m，屋面坡度1：10。在展厅内部局部设有夹层办公结构，夹层部分布置在展厅长度方向的两侧，为非对称布置形式。结构抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为o．109；设计地震分组为第一组。场地类别取为Ⅳ类场地，场地特征周期0．65s。结构承重构件材质选用Q345B钢；支撑、隅撑、系杆、拉条材质为Q235B钢；檩条、

6、墙梁采用Q235冷弯薄壁型钢；屋面、墙面材料采用压型钢板。结构空间有限元模型如图l所示。2．2结构荷载与设计方法计算荷载取值均依据CEcSl02：2002《门式刚建材技术与应用4／2011·23·图1结构空间有限元模型架轻型房屋钢结构技术规程》[33及GB50009—2001(2006年版)《建筑结构荷载规范》【4J，屋面恒载为0．3kN／m2(不包括刚架自重)；屋面活载为0．3kN／m2；夹层部分恒载为5．OkN／m2；夹层部分活载为2．5kN／m2；风荷载基本风压为O．55kN／m2，地面粗糙度B类。根据GB50009—2001(2006年版)《建筑结构荷

7、载规范》H]，风荷载不与地震荷载同时考虑，地震荷载控制组合取为1．2(恒载+O．5活载)+1．3地震荷载。所有结构单元均采用三维空间杆系单元，结构模型为三维空间模型，且不考虑压型钢板的蒙皮效应。3地震作用反应谱响应分析结果地震作用下弯矩和剪力的最大值见表l，弯矩图和剪力图见图2和图3，地震作用下整体结构最大侧移为27．46mm。表1地震作用下弯矩和剪力的最大值主体结构夹层部分项目门刚柱门刚梁夹层柱夹层梁弯矩最大值／(kN-m)56．6433．42151．10115．68剪力最大值／kN27．7313．3850．5646．14图2地震作用下的结构弯矩图图3地震作

8、用下的结构剪力图由图2和图3可以看出，