某不规则钢框架结构设计与对比分析(2)

科学技术与工程１２卷

表１抗震设计基本信息

３结构计算

３．１材料和截面选取

钢材选用焊接性能较好的Ｑ３４５一Ｂ级，混凝土采用立方体抗压强度标准值为３０ＭＰａ的常规混凝土，基础采用柱下外包式独立基础，基础埋深取为２．１ｍ。框架梁与框架柱均采用热轧无缝圆钢管［４］，１１轴到轴５５之间的５榀框架柱截面尺寸为ｑ，２００×６

ｍｉｎ，框架梁和坡道斜梁的截面尺寸为

ｑｆｌ８０×５ｍｍ，次梁的截面尺寸为ｑ０１２０×４ｍｍ；⑥轴到⑩轴之间的５榀框架框架柱的截面尺寸为ｑ）３５１×１６ｍｍ，框架梁和坡道斜梁的截面尺寸

ｔ０３２５×１６

ｍｍ；框架梁柱之间对接焊接，次梁与框架

梁之间采用节点板螺栓连接。外部的围护结构采用

内夹１００ｍ／ｎ厚保温材料的彩钢板ＨＪ，楼板采用压型

钢板组合楼板，压型钢板在施工时可作为模板，省去了支模所花的材料费和人工费，压型钢板上设置了剪力键，上浇１００ｍｉｌｌ厚的混凝土。柱脚焊接钢板，与预埋在混凝土基础中的钢板之间用Ｑ３４５级锚栓连接，下端锚固在基础中。为防止钢管长期受到腐蚀，采用表面镀锌钢管，而长期位于水下的钢管要循环经历冻融作用，选用的钢材要有满足冲击韧性的力学性能，同时表面也必须采取特殊的处理。

３．２荷载统计与计算简图

坡顶恒载除结构自重外，尚包括冬季滑道上的雪荷载和夏季流水荷载，经计算较大恒载为１ｋＮ／ｍ２，活载按建筑荷载设计规范∞１的规定取为２．５ｋＮ／ｍ２，楼面恒载为结构楼板、吊顶装置及楼面磁砖的自重，经计算取为３ｋ＿Ｎ／ｍ２，活载仍取２．５ｋＮ／ｍ２。

从图２中我们不难看出，双跨中过②轴的框架承受的外力最大，单跨中过⑦轴的框架所承受的外力最大，因此，开展这２榀框架的内力分析，只要这２榀框架截面符合要求，其他轴的框架定可满足要求；图３和图４为⑦轴和②轴的框架计算简图。ｌ（Ｊ１代表⑦轴框架；ＫＪ２代表２２轴框架。

３．３数值仿真分析

ＡＮＳＹＳ中能模拟框架的单元类型较多，如ＬＩＮＫ二维和三维单元、ＢＥＡＭ二维和三维单元，考

万方数据

豇

图３

ＫＪｌ计算简图

图４ＫＪ２计算简图

虑到分析的均是平面框架，故采用二维ＢＥＡＭ３单元∞川模拟梁和柱，该单元为二维线弹性单元，分析实例常量为截面的面积（Ａ）、惯性矩（，）和高度（日）。材料的弹性模量为２．０６×１０１１ＭＰａ，泊松比为０．３。采用建立关键点，连线形成几何模型，再进行网格划分的建模方式，在柱底施加约束（ＡＬＬＤＯＦ），然后施加均布荷载，求解。ＫＪｌ和ＫＪ２有限元模型如图５和图６所示。经分析得到的⑦轴和②轴框架的弯矩分布如图７和图８所示，剪力分布如图９和图１０所示，轴力分布图１１和图１２。

Ｚ

ｙ

ｆ

图５

ＫＪｌ有限元模型

图６

ＫＪ２有限元模型

图５和图６左上角ＥＬＥＭＥＮＴＳ表示模型采用单图７左上角ＬＩＮＥＳＴＲＥＳＳ表示线单元应力输

元的形式显示，右上角为ＡＮＳＹＳ标志和建模时间。