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钢结构跃层加层技术及其工程应用研究

宋锋  
【摘要】:钢结构跃层加层技术是目前逐渐被推广的一种新型的房屋加固与改造形式,在技术、经济以及安全性等方面较混凝土结构具有明显的优点,但目前在国内的用途还不是很广泛,设计也不够完善。为了推广这种新型的建筑形式,本文结合具体的工程实例介绍了这种新技术的结构体系、设计特点和静力及动力分析方法,并通过具体方案的比较,提出了结构优化和抗震设计的一些建议。主要内容包括: 钢结构跃层加层体系的相关技术分析:从钢结构跃层加层合理结构形式的角度分析了该体系设计中存在的薄弱环节和梁、柱截面形式的选择及其稳定控制措施,并讨论了基础的加固与改造方案。 钢结构跃层加层技术的静力分析:结合具体工程实例(“2+2”和“5+5”工程),使用ANSYS有限元软件对目前钢结构跃层加层常用的两种结构体系——分离式跃层加层和整体式跃层加层结构进行了静力有限元分析,在各项数据对比的基础上总结出了这种结构设计中的控制因素,提出了能够进一步优化的措施。 钢结构跃层加层技术的地震分析:根据现行的抗震规范,通过建立空间三维有限元模型分析了钢结构跃层加层体系的动力特性,并分别用振型分解反应谱法和时程分析法对分离式(“2+2”和“5+5”工程)和整体式(“5+5”工程)跃层加层结构进行了地震反应分析,比较了两种结构的抗震性能,计算结果可为该结构的抗震设计和安全使用提供参考。 隔震技术在钢结构跃层加层中的应用分析:以采用基础隔震技术的“5+5”工程分离式跃层加层结构为例,建立了空间三维杆系有限元模型,考虑了隔震垫的非线性特性,进行了水平地震作用下结构的弹塑性时程分析,并对传统抗震结构设计方法与隔震结构有限元方法进行了比较分析,为推广隔震结构在跃层加层结构设计中的应用进行了探索性的研究。 以上研究成果,为钢结构跃层加层这种新型的房屋加固与改造形式的发展及其抗震理论和设计方法的研究提供了参考依据。


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