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1、第41卷第4期Vol.41，No.42015年8月SichuanBuildingMaterialsAugust，2015基于SAP2000的转换桁架的钢节点有限元分析兰盛磊(中国建筑西南设计研究院有限公司,四川成都610042)摘要:本文简述运用SATWE对某钢结构转换桁架进面层楼板厚120mm。行分析设计,着重介绍运用SAP2000对钢节点进行有限元2．2转换桁架验算分析,根据性能目标要求,转换桁架应达到中震弹性,大转换桁架的验算内力,取转换层上下楼板均为弹性板6震不屈服。在大震作用下,两弦杆相交处出现应力集中现假定下分析得到的桁架内力值。桁架构件均采用H型钢截象,完全屈
2、服,采取设置加劲肋的措施,使得应力集中现面,材料为Q345B钢材,个别桁架下弦杆件采用Q390B。象不再明显。设计中不考虑混凝土楼板对构件强度的贡献。由于桁架上关键词:钢结构;节点转换桁架;有限元分析下弦整浇钢筋混凝土楼板,并与桁架上下弦杆牢固连接,中图分类号:TU391文献标志码:B能阻止其受压翼缘的的侧向位移,故可不进行整体稳定性文章编号:1672-4011(2015)04-0035-03验算。DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2015.04.0182．2．1竖向荷载作用下的验算在竖向荷载标准组合作用(恒载+活载)下,转换桁架0前言的变形如图1所
3、示。分析结果表明,在竖向荷载作用下,近年来,高层建筑发展迅速,建筑朝体型复杂、功能桁架的最大挠度值为24．94mm,桁架计算跨度为25．2m,多样的综合用途发展。由于建筑功能的需要,形成了建筑挠跨比约为1/1010,转换桁架具有较大的竖向刚度,可有上层的结构形式与下层的结构形式不一样。为解决这一矛效降低上部结构构件的次内力。盾,就采用了转换层结构。随着我国经济的不断发展,钢结构的使用日益广泛,因而使用钢桁架作为转换层结构形式的建筑也更加普遍。笔者以某实际工程为例,简单介绍转换桁架在本工程中的运用,应用有限元软件SAP2000着重研究转换桁架中钢节点的应力分布,局部应力集中的
4、影响及加劲肋对节点应力的影响。1工程概况本工程结构总高62．50m,平面大致呈矩形,地上15恒载竖向位移：24.94mm活载竖向位移：4.95mm层,地下2层,采用钢筋混凝土框架剪力墙结构,建筑设计要求抽掉b3、b4轴上4层以下的两排框架柱,因而在此处沿字母轴布置了3道跨度为25．2m、高4．6m的转换桁图1转换桁梁的变形架,为了减轻自重,转换桁架及其上11层相应范围均采用2．2．2小震弹性计算钢结构。在恒载+活载+多遇地震+风荷载组合作用下,各构本工程结构设计使用年限为50年,建筑结构安全等级件的内力按弹性反应谱计算得到,结构承载力满足弹性设2为二级,重要性系数1．0。基
5、本风压w=0．50kN/m,地0计要求。计算时考虑地震内力调整,采用作用分项系数、面粗糙度C类,体型系数1．4。本工程抗震设防类别为丙材料分项系数和抗震承载力调整系数,考虑风荷载作用,类,建筑设防烈度为7度,Ⅱ类场地,设计地震基本加速对桁架各构件的轴向强度和压弯稳定及抗剪承载能力验算。度为0．1g,设计地震分组为第三组。根据《高层建筑混凝各构件在小震作用下的应力比如图2所示。[1]土结构技术规程》,转换桁架性能目标定位C,即中震弹性,大震不屈服。0.380.190.382转换桁架设计0.720.190.760.760.190.722．1转换桁架设计概述0.510.120.1
6、20.50本工程采用钢筋混凝土剪力墙结构,钢筋混凝土框架柱(支撑转换桁架的柱,采用型钢混凝土柱;转换桁架区域,五层及以上采用钢柱),钢筋混凝土框架梁(转换桁架区图2各构件在小震作用下的应力比域,五层及以上采用钢梁)。转换桁架上弦所连的第5层楼板加厚为160mm,开大洞的2~4层楼板加厚为120mm、局部区域加厚为150mm,办公标准层楼板厚100mm,大屋3钢节点有限元模型选取了一榀桁架中较为典型的节点,如图3所示,采用有作者简介:兰盛磊(1987-),男,四川成都人,硕士研究生,工程师,主限元程序SAP2000(V15)对所选典型节点进行有限元分析。要从事工民建设计方面的
7、工作。·35·Vol.41，No.4第41卷第4期August，2015SichuanBuildingMaterials2015年8月图3节点选取模型中采用壳元模拟节点的各板件,材料模型为理想弹塑性模型,如图4所示。中震作用下,钢材本构参数采用强度设计值,大震作用下,钢材取用强度标准值,如表1图6中震(大震)作用下杆件内力值所示。加载时用力控制加载,施加最大荷载与各地震水准作用下杆件最大组合内力(同一内力组合)相同。模型边界4分析结果条件:为考察节点范围受力状态,划分单元尺寸控制在50mm以内。4．1中震作用下节点
