网格式框架在竖向荷载作用下的变形分析.pdf

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1、·76·2014年第3期2014年6月SichuanBuildingMaterials第40卷总第179期DOI：10.3969/j.issn.1672-4011.2014.03.031网格式框架在竖向荷载作用下的变形分析黄宗辉(贵州大学空间结构研究中心,贵州贵阳550003)摘要:对网格式框架这种较理想的新型结构体系进1.2分析方法行研究，利用有限元方法对网格式框架在竖向荷载作用下取单榀网格式框架作为分析对象,框架的标准模型尺各参数变化对网格式框架的位移规律进行分析;以楼层梁寸是：宽度4.5m,层高3.0m,网格

2、式框架的厚度0.24尺寸、中柱尺寸、层间梁尺寸、壁柱尺寸等作为变化参数，m,层间梁0.24m×0.2m,楼层梁0.24m×0.4m,壁柱来对竖向荷载作用下网格式框架的位移进行讨论，为框架0.24m×0.4m,中柱0.24m×0.2m。网格式框架的计算墙体的实验及工程应用提供参考依据。模型采用二维梁单元的BEAM188单元,在竖向对称荷载作关键词:网格式框架;竖向荷载;位移规律;有限元用下,柱和梁的变形主要是竖向变形,因底部考虑为固端,中图分类号:TU311.4文献标志码:B其横向变形和底部转角较小。单元网格的划分为50mm×文

3、章编号:1672-4011(2014)03-0076-02450mm,混凝土采用C30,其弹性模量取为E=3.00×102N/mm,泊松比ν=0.2。采用BEAM188单元的有限元网格0前言式框架模型可近似模拟原结构在竖向荷载作用下的受力性贵州省具有丰富的磷矿资源,磷酸厂排放的磷石膏大能。计算均布线荷载为1000kN/m,观察竖向力作用下各量堆积后,对环境和水系造成极大污染,将磷石膏资源化构件的变形情况。[1]利用是利国利民的。从2000年开始,贵州大学曹建新等开展了磷石膏资源化利用的系列研究。2005~2007年间,[2]贵

4、州大学马克俭等开展了现浇磷石膏在住宅结构中应用的可行性分析,随后提出节能与结构一体化的新型小高层[3-4][5]住宅结构,由贵州大学曹建新等对磷石膏现浇成墙进行改性研究后,于2010年成功将其应用于实际工程[6]中,取得了较好的经济和社会效益。新型小高层住宅结构的承重墙由网格式框架和现浇磷石膏墙共同组成,其构造如图1所示,网格式框架的基本构件为楼层梁、层间梁、壁柱和中柱,在同等条件下,梁、柱构件的截面尺寸均小于普通框架,因此有必要讨论其在竖向荷载作用下的变形情况,为工程推广应用提供参考。(a)网格式框架标准模型1算例情况及分析

5、方法1.1算例情况基于图1所示模型,通过调整网格式框架水平和竖向网格尺寸及构件截面尺寸进行分析,算例情况包括：1)仅改变楼层梁截面高度,考察楼层梁跨高比对结构位移的影响,共计算了5个算例。2)在图1基础上仅改变中柱截面尺寸计算了5个算例,考察中柱刚度对结构位移的影响,墙体厚度为0.24m,中柱截面宽度分别为0.1、0.15、0.2、0.25、0.3m。3)在图1的基础上仅改变层间梁的截面高度计算了5(b)构件位置及尺寸个算例,层间梁的截面高度分别为0.1、0.15、0.2、0.25、图1网格式框架模型0.3m。4)仅改变壁柱截

6、面尺寸共计算了5个算例,墙体厚度2计算结果及分析为0.24m,壁柱宽度分别为0.3、0.35、0.4、0.45、0.52.1楼层梁跨高比对结构静力性能的影响m。在网格式框架中柱尺寸、层间梁尺寸、壁柱尺寸以及荷载不变的情况下,改变楼层梁的高度,以改变楼层梁的作者简介:黄宗辉(1987-)，男，河南开封人，硕士研究生，研究方向跨高比(l/h),来考察楼层梁跨高比的改变对结构的位移为钢、混凝土、石膏新型建筑结构。的影响。楼层梁跨高比与位移的关系见图2。2014年第3期·77·第40卷总第179期SichuanBuildi

7、ngMaterials2014年6月中柱的位移有所减小,而壁柱和层间梁略有增加。层间横梁的作用类似于拉杆拱的拉杆,能提高网格式框架的整体稳定。总体来看,层间梁的刚度对于网格式框架的位移影响不大。2.4壁柱刚度对结构静力性能的影响在网格式框架中柱尺寸、层间梁尺寸、楼层梁尺寸以及荷载不变的情况下,通过5个算例,讨论壁柱尺寸变化时的位移变化规律,各构件位移变化见图5。图2楼层梁跨高比与位移的关系由图2可以看出,随着楼层梁跨高比的增加,楼层梁本身的位移在不断增大,最大位移值约增加了18％,中柱和层间梁的位移都略微增加,而壁柱的位移略有

8、减小。以上分析表明,楼层梁的跨高比对于网格式框架各构件在竖向力作用下影响最大的是楼层梁。2.2中柱刚度对结构静力性能的影响在网格式框架楼层梁尺寸、层间梁尺寸、壁柱尺寸以图5壁柱刚度与位移的关系及荷载不变的情况下,仅改变中柱的尺寸,以改变中柱的刚度,来考察中柱刚度的改变对结构位