多層輕鋼框架結(jié)構(gòu)住宅風(fēng)作用下二階性能分析.pdf

1、多層輕鋼框架結(jié)構(gòu)住宅具有強(qiáng)度高、自重輕、施工速度快、環(huán)保、鋼材可回收再利用等優(yōu)點(diǎn)。按照當(dāng)前的工藝最恰當(dāng)?shù)亩x是：框架梁、柱主要采用輕型熱軋或輕型焊接H型鋼或方、圓鋼管，大量采用輕質(zhì)圍護(hù)隔離材料的多層建筑；在低烈度地區(qū)多采用框架結(jié)構(gòu)，整個結(jié)構(gòu)用鋼量在之間，柱網(wǎng)6～8m。由于目前沒有針對該結(jié)構(gòu)的專門規(guī)程，且其抗側(cè)剛度較低，因此進(jìn)行二階效應(yīng)的分析是必要的。
　　 本文基于有限元軟件ANSYS研究多層輕鋼框架結(jié)構(gòu)受二階效應(yīng)影響的規(guī)律，以

2、及《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》二階效應(yīng)推薦公式在多層輕鋼框架結(jié)構(gòu)中的適用情況。通過單跨單層和單跨三層兩個算例，將規(guī)范二階彈性公式與有限元軟件ANSYS二階彈性方法計算得到的數(shù)據(jù)相比較，分析該公式在彎矩、剪力、軸力二階效應(yīng)計算上的適用性。對多層輕鋼框架住宅結(jié)構(gòu)也比較了規(guī)范方法的精度，同時還研究了當(dāng)框架層數(shù)不變水平荷載增加和水平荷載不變總層數(shù)增加時，多層輕鋼框架受二階效應(yīng)影響的規(guī)律。并對3D模型與2D模型計算的差異對二階效應(yīng)的影響進(jìn)行研究。
　

3、　 通過有限元軟件ANSYS二階效應(yīng)的復(fù)核與分析，研究表明，規(guī)范二階彈性公式計算彎矩很精確，誤差僅為0.6%～2.3%。雖然規(guī)范中，并沒有以條文形式說明該公式同樣適用于二階軸力、剪力的計算，算例結(jié)果數(shù)據(jù)經(jīng)分析后表明，基本上是適合的；并且規(guī)范方法所得結(jié)果偏于安全。在多層輕鋼框架住宅結(jié)構(gòu)的二階分析中，規(guī)范方法也得到了十分精確的結(jié)果，說明針對普鋼結(jié)構(gòu)的計算公式，對于多層輕鋼框架結(jié)構(gòu)也是適用的，建議正在編制的《輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》采用《鋼

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中的二階彈性計算方法來考慮二階效應(yīng)。進(jìn)一步的研究還表明，樓層總數(shù)的增加對多層輕鋼框架結(jié)構(gòu)的影響大于風(fēng)荷載增加對其的影響，前者使底層柱底二階效應(yīng)彎矩的增幅從15%上升到27.8%，后者大致維持在15%左右且底層柱底彎矩增幅隨風(fēng)荷載增加而降低。這說明，二階效應(yīng)對多層輕鋼框架住宅結(jié)構(gòu)的影響是不容忽視的。對3D、2D模型的對比研究表明，用2D模型分析二階效應(yīng)精度高、速度快且偏于安全，因此使用2D模型研究規(guī)則框架的二階效應(yīng)是合適的。