考虑实际活荷载分布钢框架住宅高等分析

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1、摘要我国现阶段建筑结构设计规范所使耀的荷载指标还是上世纪∞年代初统计得出的，现在住宅所承受的荷载与80年代初已经有了很大不同。如，随着人们生活水平的提高，居住条件有了很大改善，家庭的装修、家具的更新非常普遍。因此有必要对当前的住宅建筑的楼面荷载状况进行调查和分析，以为我国有关规范的编制提供基础。对于作用于楼面的活荷载，在结构设计计算中，首先是将楼面荷载当作均布蒋载计算楼板，当为框架结构时，楼面荷载传递到框架，以此荷载计算框架的受力。这里将楼面荷载当作均布荷载，再将均布荷载传递到框架结构，实际是假定了楼面荷载为均匀分布。我们知道作用在楼面的持久性活荷载，会随着时间和位置发生改变，具有时阀

2、的变异性和空间的变羿性，因此作用子楼面的荷载属荷载随机场，传递到框架结构的荷载也应当按楼面荷载的随机场来确定。本文以郑州市较为典型的住宅建筑为对象，其建筑面积分别为80平米、120平米、160平米的楼层为代表，参照大量同类房间中家具的布置形式，最终确定能够代表大多数同类住宅房屋平面布置与室内布置形式。根据国家“十五"科技攻关项目“住宅建筑体系与工程质量保障关键技术”予项目“中原地区住宅建筑结构可靠性技术的荷载和抗力调查与统计"顼昌组对楼面家具重量调查的数据，应用工程分析软件，建立钢筋混凝土楼板和型钢梁平面计算模型，根据楼层平面布置和室内布置，以及各个家具重量的统计参数，计算持久性楼葱荷

3、载对予框架梁的作用。在此基础上，分别以楼板变形和楼层梁最大弯矩相等的原则，将随机分布的持久性楼面活荷载转化为均布荷载。对于楼面临时性活荷载，由于其离散性犬，且并不经常出现，本文参考了课题组统计调查后最终归纳的数据。根据最终的楼面活荷载(持久性活荷载和临时性活荷载的组合)的均值及方差，参照《建筑结构设计统一标准》的方法，计算出了楼蕊活荷载的标准值。本文在计算出楼面活荷载标准值的基础上，用工程分析软件ANSYS对钢框架住宅实现了高等分板。高等分析理论是近年来处于热门研究中的一种新的结构计算方法。高等分析是指通过精确的一次非线性分析，完善的考虑结构的二阶效应及其其他因素的影晌，完成茜前两阶段

4、设计所做的工作。高等分析比目前的两阶段设计方法更精确，更简捷。由于影响钢框架稳定性和极限承载力的因素主要有：几何非线性、材料非线性、几何缺陷、残余应力、板件的局部属益、弯曲扭曲、半刚性连接等。在高等分析过程中把所有这些因素考虑进去是非常复杂的，本文主要考虑了影响比较大的几何非线性、材料非线性和初始缺陷。初始缺陷包括初弯睦和初偏心，根据课题组对构件尺寸调查统计数据确定初始缺薹陷值。在ANsYs建模的过程中通过调整节点坐标来考虑这种缺陷的影响。在荷载(恒载与荷载最不利组合)作用下，计算出结构的内力，并和～阶弹性结果进行对比。计算结果表明计算结果表明高等分析所得弯矩值与一阶弹性计算所得弯矩值

5、误差还是比较大的，尤其是在梁柱结点位置，误差大都在5％以上。沿高度方向误差从下到上逐渐减小，这是因为尸一△、P一占效应会随着轴力的变大而变的比较显著，因此在高等分析过程中应当充分考虑轴力比较大的单元。最后计算出了钢框架的极限承载力，通过对于住宅结构钢框架进行加载全过程的分析，得到了加载过程中荷载位移曲线。计算结果表明，随着荷载的增加，结构由弹性逐渐发展到塑性，直至结构到达或接近极限。在接近或达到最终极限荷载时，结构会出现～定的塑性铰区，但不会出现完全塑性铰机构。同时求出了结构在极限状态下的变形、位移及塑性区发展位置。关键词：持久性活荷载；等效均布荷载；钢框架住宅；高等分析；极限承载力I

6、IABSTRACTTheinthepresemstageinChinat11eta碍mofloadi11s仃uctIlmIdesigncodesisderived台omt11e1980’s．Nowtheloadsofbuildinghave掣删yW—edaccordingtome1980’s．Forexample，wimthedeVelopm饥tof1i、，ingst觚d盯d，t11efi仃nemofresidencea11drenewalofnlnlitureisquitepopul战Soitisquitenecessaryt0investigateaIldaIlalysisthes

7、tatIlsofnoor10ad，andmeno丘矗re如renceforcornpilationofrelgdonalcodes．Asto恤eliVefIoorload，inmedesignof8仃ucturc，也efloorloadwillbefirstlycalculatedast11edistributedload，whenmes仃uct啪-cis丘ame、vork，noor10adistraIlsfcrredto行amework，me