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矩形钢管混凝土桁架转换层设计研究

王腾  
【摘要】:近年来,高层建筑发展迅速,建筑朝体型复杂、功能多样的综合用途发展。从建筑功能的要求上讲,上部需要小开间的轴线布置,下部公用部分则希望有尽可能大的自由灵活空间,柱网要大,为了满足建筑功能的要求,结构必须以与常规方式相反进行布置,为了实现这种布置,就必须在结构形式不同的上下部之间设置一个特殊的楼层,使其能承受上部结构的各种内力,并将其可靠的传递给下部结构,这一能起结构转换作用的楼层,称为转换层。 矩形钢管混凝土桁架转换层是一种新型转换层结构,具有自重轻,承载力高,施工简单,造价低等优点。本文以实际工程为背景,采用整体与局部有限元分析方法,进行了大量的数值分析工作。本文主要工作有: 首先,阐述了转换层结构的发展过程和趋势,简要介绍了钢管混凝土的基本理论和分析结构所必须的知识。 然后修改了原有的整体地上79层三维有限元模型,根据分析结果设计了转换梁和转换桁架,对采用不同转换形式的整体结构在竖向荷载,单向地震作用,双向地震作用和风荷载作用下进行了分析,重点对结构顶层位移、层间相对位移和构件受力等进行了分析比较,提出了采用不同转换形式对整体结构在不同荷载作用下的影响因素和设计时要注意的事项。得出了在超高层建筑中,采用桁架转换层更为合适的结论。 在分析整体结构的基础上对转换桁架的节点进行了局部有限元分析,设计了采用不同几何参数和材料特性的12个节点,用ANSYS程序对每个节点做了承载力模拟,分析了节点的几何参数和材料的特性对节点极限承载力的影响,然后综合考虑设计的各方面因素,提出了实际工程中的建议。 最后,从文献中选择了一种比较适合工程设计使用的极限承载力计算公式。公式物理概念清晰,简单实用。 本文不仅具有理论意义,而且更具有工程实用价值。


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