民用建筑钢结构的设计难点.pdf

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1、民用建筑钢结构的设计难点刘锐广东杭萧钢构有限公司圃T．M摘要：本文介绍了海南棕榈广场茶歇天面及烧烤吧钢结构设计过程中的难点，包括结构分析、代换计算、构件长度的取值、特殊节点设计等。通过MIDAS软件对结构进行屈曲分析，较好的解决了构件计算长度取值难计算的问题；根据工程结构特点，提出了较好的节点处理形式。关键词：民用建筑；钢结构；设计；难点1工程概述本工程位于海南海口，茶歇天面与烧烤吧分别在棕榈广场A座、B座间裙房第五层屋面上，柱脚铰接。茶歇天面柱底标高为22．800米，长41．5米，宽27．6米，高8米。烧烤吧柱底标高为23．3

2、00米，·长与宽均为16．6米，高6米。茶歇天面和烧烤吧均采用钢结构设计，墙面与屋面采用玻璃幕墙。2荷载条件2．1恒荷载玻璃屋面恒载：0．75l【N／m2：玻璃墙面恒载：0．55kN／m2：2．2活荷载不上人屋面：0．5kN／m2：2．3温度荷载当保证工程的合拢温度在15～25。C之间，结构的温度荷载可取升温25。C、降温15℃来计算。2．4风荷载海南海口50年一遇的基本风压0．75kN／m2，地面粗糙度A类。2．5地震荷载地震设防烈度8(0．39)，设计地震分组第一组，场地类别II类，阻尼比按0．04；2．6拉杆预拉力茶歇天面

3、与烧烤吧交叉拉杆预拉力为20kN，其余拉杆预拉力为50kN。3茶歇结构分析3．1茶歇天面midas计算模型由于该工程为复杂空间结构，采用大型结构设计软件MIDAS．GEN(V800)进行计算分析，结构计算模型如下图所示。图3-1-1整体模型轴测图3．2茶歇天面模型计算结果3．2．1茶歇天面周期与振型参与数计算取前20个振型时，x向、Y向、z向地震平动的总参与系数已经达到90％以上，分别为95．97％、97．31％、95．66％。3．3茶歇天面钢结构整体变形分析3．3．1茶歇屋面竖向变形整体结构在恒荷载+预拉力+活荷载标准值作用下

4、进行变形：屋盖的最大绝对变形值是59．7mm，该位置所在的钢梁跨度了28米，钢梁相对变形为53．7-8．5=45．2mm，钢梁的挠度为45．2／28000=l／619<1／400，满足设计要求。3．3．2茶歇天面柱顶侧移(1)最不利风荷载工况柱顶位移钢柱高为7．33m，水平相对变形为23．4—7．9=15．5mm，位移角为15．5／7330=1／473<1／400，满足设计要求。(2)最不利地震工况柱顶位移钢柱高为7．66m，水平相对变形为47．6—29．8=17．8mm，位移角为17．8／7660=1／430<1／250，满足

5、设计要求。3．3．3茶歇天面钢构件应力比结构验算后，结构大多数杆件应力比小于O．3，最大应力比为O．75，所有杆件应力比均小于1．0，达到设计要求。4烧烤吧结构分析4．1烧烤吧midas计算模型采用大型结构设计软件MIDAS．GEN(V800)进行计算分析，结构计算模型如下所示。图4．1-1整体模型轴测图该表表明：计算取前30个振型时，X向、Y向地震平动的总参与系数已经达到90％以上，分别为91．15％、95．55％。4．2烧烤吧钢结构整体变形分析4．2．1烧烤吧屋面竖向变形整体结构在恒荷载+预拉力+活荷载标准值作用下进行变形：

6、由上图可知屋盖的最大绝对变形值是50．9mm，该位置所在的钢梁跨度了16．6米，钢梁相对变形为34．5-14．4=20．1mm，钢梁的挠度为20．1／16600=l／826

7、求。4．3烧烤吧钢构件应力比经结构验算后可知，结构大多数杆件应力比小于0．3，最大应力比为0．69，所有杆件应力比均小于1．0，达到设计要求。2015．05125圃5构件计算长度的确定依据《钢结构设计规范》GB50017—2003，对构件长度进行计算的方法有两种：一是在多项假定的基础上，分别对框架结构有侧移以及无侧移情况创建临界状态的平衡方程，计算出框架柱的计算长度系数：二是近似二阶分析方法，它是对框架结构施加假想水平力的一种计算方法。而本项目工程结构体型相对复杂，属非常规的结构，上述的两种计算方法均不适用，因此本工程应用整体屈

8、曲分析对构件进行求解，具体过程如下：(1)对于给定的荷载组合，应用线性分析方法对结构进行分析，得出全部柱子的轴力。(2)以这一荷载工况的组合轴力作为标准，与屈曲因子相乘。(3)形成有限元分析的刚度矩阵，再分析特征值分析，得出临界荷载因子；。r2Fr(4)在求得临