医院风雨连廊-异型钢框架结构设计分析.pdf
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1、江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤医院风雨连廊要异型钢框架结构设计分析邵建华1袁王勇1袁张湲媛1袁王展光2袁秦占磊3渊1江苏科技大学土木工程与建筑学院袁江苏镇江 212003曰2凯里学院建筑工程学院袁贵州凯里556011曰3贵州中建伟业建设渊集团冤有限责任公司袁贵州凯里556000冤摘要文章对医院风雨连廊要异型钢框架结构进行设计分析袁并使用有限元软件 SAP2000 对结构进行数值模拟遥 根据结构抗震设计理念袁从自振周期尧应力比尧挠度等方面对异型钢框架结构进行强度和变形分析遥 由分析的结果可知院结构的第一振型周期为 0.977 s曰结构构件的最大应力比为 0.806袁所有构件应
2、力比均小于 1曰在恒载+活载作用下袁整体结构最大竖向位移为 35.7 mm袁约为跨度的 1/549曰在恒载及活荷载单独作用下袁整体结构最大绝对竖向位移分别为 27.4 mm 和 13.7 mm袁分别为跨度的 1/719 和 1/1 337袁均小于规范限值袁满足设计要求袁结构合理遥关键词异型钢框架结构曰数值模拟曰计算与分析中图分类号 TU391.5文献标志码 B文章编号1005-6270渊20圆3冤03-0028-05Design and Analysis of Special-shaped Steel Frame Structure for Wind-rain ResistingCorrido
3、r in HospitalSHAO Jianhua1WANG Yong1ZHANG Yuanyuan1WANG Zhanguang2QIN Zhanlei3渊1.Civil Engineering&Architecture College,Jiangsu University of Science and Technology,Zhenjiang Jiangsu 212003 China;2.School of Architectural Engineering,Kali University,Kali Guizhou 556011 China;3.Guizhou Zhongjian Weiy
4、e Construction(Group)Co.袁 Ltd,Kali Guizhou 556000 China冤Abstract院The special-shaped steel frame structure for wind-rain resisting corridor in a hospital is designedand then was numerically simulated by finite element software SAP2000.According to the anti-seismic designconcept of structure,the stren
5、gth and deformation of special-shaped steel frame structure were analyzed fromthe aspects of natural vibration period,stress ratio and deflection.The results show that the first period of thestructure is 0.977s,the maximum stress ratio of structural members is 0.806,and the stress ratio of allmember
6、s is less than 1.Under the combined action of dead and live loads,the maximum vertical displacementis 35.7 mm,about 1/549 of the span.Under the individual action of dead load and live load,the maximumabsolute vertical displacement of the whole structure is 27.4 mm and 13.7 mm,about 1/719 and 1/1337
7、of thespan.All calculated deflections are less than limit value in the specification requirements,which indicates thatthis structure meet the design requirements,and structural design is reasonable.Key words院steel structural support;numerical simulation;calculation and analysis0引言随着社会经济的发展袁 现代建筑的功能和
8、用途逐渐趋向复杂化和综合化袁因此袁产生了各种综合连体建筑遥由于要满足各部分与主体结构之间相互联系的要求袁 在建筑各部分之间通常会设置连廊袁形成带连廊的结构形式袁这是目前城市建造中收稿日期圆园22鄄12鄄13作者简介邵建华袁男渊1979-冤袁江苏科技大学土木工程与建筑学院袁教授袁研究方向为钢结构理论与设计遥基金项目院黔东南州科技计划项目渊黔东南科合 J 字202262号冤曰贵州省教育厅高等学校科学研究项目渊黔教技2022372号冤曰2022年江苏科技大学本科生创新创业训练计划项目遥28江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤常见的一种建筑结构形式1遥 钢结构具有质量轻尧强度高尧施工工期
9、短等优点袁因此连廊大多采用钢结构的结构形式2遥 连廊的安全性和稳定性在整个结构设计中是非常重要的环节,需要对钢结构连廊设计进行全面分析和研究袁提高建筑连廊结构的安全性和稳定性3遥1项目概况该项目位于镇江市某医院院内袁 建筑面积为1 236.4 m2袁其中西连廊 351.5 m2尧东连廊 576.8 m2尧门厅 308.1 m2遥 风雨连廊为异型钢框架结构袁此结构形式将内科楼尧外科楼尧医技楼尧肿瘤中心与医疗综合楼在第三楼层相连通袁原医技楼入口处增加钢结构门厅袁作为连廊的交通核心遥连廊的主体采用钢框架袁结构形式为异型钢框架结构袁见图 1遥 结构设计使用年限为 50 年袁结构安全等级为二级袁设计地震
10、分组为第 1 组袁建筑场地类别为芋类袁场地特征周期为 0.45 s遥 抗震设防类别为野重点设防冶袁抗震设防烈度为 7 度袁设计基本加速度值为 0.15 g遥 本项目结构设计不仅要满足结构整体性强和刚度高的要求袁还需具有较高的能够承受各种不同荷载作用的抗震能力遥 因此袁项目的结构设计具有一定的难度遥文章对东连廊的异型钢框架结构进行结构设计袁 采用有限元专业分析软件 SAP2000 对其整体结构进行数值模拟遥 根据结构抗震设计理念袁从自振周期尧应力比尧挠度等方面对异型钢框架结构进行强度和变形分析遥2计算模型本项目东连廊为异型钢框架结构渊图 2冤袁结构设计信息如下院渊1冤构件节点设计时袁考虑本项目存
11、在非直角转角的情况袁矩形截面柱子很难满足梁与柱节点连接袁 经研究决定在结构转角处布置圆形截面柱子袁满足钢柱与钢梁的连接遥渊2冤连廊宽度为 4.6 m袁跨度为 84 m袁其中梁的最大跨距为 18 m遥 连廊楼面采用压型钢板组合楼板袁厚度为 125 mm遥 连廊屋面并不是同一高度袁屋面具有一定坡度遥渊3冤结构模型分析时袁钢框架柱与地基连接全部设为刚性节点渊图 3冤遥2.1荷载工况渊1冤恒载主要包括院结构构件自重袁钢构件重量依照 78 kN/m3计算曰考虑电气尧设备荷载袁附加恒载 1.0 kN/m2计遥渊2冤活载院楼面活荷载按 3.5 kN/m2计袁屋面活荷载按 2.0 kN/m2计遥渊3冤温度荷载
12、院结合镇江市当地的温度条件袁具体分为升温 30 益作用和降温 30 益作用遥渊4冤雪荷载和风荷载院镇江市 50 年一遇的雪荷载标准值取为 0.35 kN/m2遥 镇江市 50 年一遇的风荷载标准值取为 0.40 kN/m2遥2.2 荷载效应组合本工程异型钢框架结构为整体受力袁由于钢结构对温度变化比较敏感袁计算中考虑温度荷载的作用袁并研究了温度荷载和风荷载的共同作用遥 结构计算分析中荷载效应组合见表 14-6遥图 1连廊 2 层尧屋面结构平面图图 2三维分析模型图 3分析模型边界条件表 1荷载效应组合挠度计算恒载+活载曰活载曰恒载计算类型荷载效应强度计算1.3 恒荷载+1.5 活荷载曰1.3 恒
13、荷载依1.5 风荷载+1.5伊0.7 雪荷载曰1.3 恒荷载+1.5 雪荷载依1.5伊0.6 风荷载曰1.3 恒荷载依温度荷载曰1.3 恒荷载依1.5 风荷载依0.6 温度荷载曰1.3 恒荷载依1.5伊0.6 风荷载依0.6 温度荷载曰1.3 恒荷载+1.5伊0.7 活荷载依1.4 地震荷载曰29江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤图 5异型钢框架构件的应力比3数值模拟分析3.1 结构的周期与振型结构计算分析中袁 为满足质量参与系数达到90%的要求袁考虑 12 个振型遥 表 2 列出了结构前 12个振型的自振周期袁图 4 为结构的前 3 阶振型图遥3.2构件应力比通过使用有限元软
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