型鋼混凝土轉(zhuǎn)換桁架節(jié)點(diǎn)施工監(jiān)控及非線性有限元分析.pdf

1、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是指由型鋼和其外包鋼筋混凝土共同承受荷載的結(jié)構(gòu)。構(gòu)件截面中型鋼的配置,使結(jié)構(gòu)具有構(gòu)件截面小、承載力大、抗震性能好、方便施工的優(yōu)點(diǎn);截面中鋼筋混凝土的配置,克服了型鋼防腐、防銹、防火性能差,易發(fā)生局部和整體失穩(wěn)的缺點(diǎn),抗側(cè)移剛度大,節(jié)約鋼材,降低了造價(jià)[1,2]。以貴州省委辦公業(yè)務(wù)大樓為工程背景,本工程為下部群樓、上部主體連體、中庭鏤空的復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)。該桁架轉(zhuǎn)換層跨度較大且上部有13樓層的豎向荷載直接作用于桁架之上,桁架

2、節(jié)點(diǎn)部位構(gòu)造復(fù)雜且為荷載傳遞的樞紐,是保證結(jié)構(gòu)承載力和剛度的重要部位[3,4]。采用振弦式應(yīng)變傳感器對(duì)該工程的型鋼桁架節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了施工監(jiān)控;并利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)該工程的桁架節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了實(shí)體有限元分析,最后對(duì)比分析了施工監(jiān)控與有限元分析的結(jié)果,主要內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS對(duì)該辦公大樓型鋼混凝土轉(zhuǎn)換層桁架節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了三維實(shí)體彈性和非線性有限元分析,得出了桁架節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變分布,分析結(jié)果為該桁架節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)提供了

3、理論參考依據(jù)。(2)根據(jù)上述有限元分析計(jì)算結(jié)果確定了該桁架節(jié)點(diǎn)的施工監(jiān)控方案,完成傳感器的安裝和調(diào)試,在各個(gè)施工階段對(duì)桁架節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了施工監(jiān)控,得出了各個(gè)施工階段桁架節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和節(jié)點(diǎn)的實(shí)測(cè)受力結(jié)果。(3)對(duì)比分析了節(jié)點(diǎn)施工監(jiān)控中相應(yīng)測(cè)試點(diǎn)的測(cè)試結(jié)果和計(jì)算分析結(jié)果,表明彈性有限元分析型鋼應(yīng)變結(jié)果與實(shí)測(cè)應(yīng)變結(jié)果隨荷載的增長(zhǎng)規(guī)律基本一致,但彈性分析應(yīng)變結(jié)果在桁架上部結(jié)構(gòu)完成后都小于實(shí)測(cè)應(yīng)變結(jié)果;非線性分析型鋼應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)規(guī)律與彈性分析基本一致,

4、各個(gè)階段應(yīng)變值均大于彈性分析結(jié)果;印證了考慮非線性后混凝土材料受力性能的差異所導(dǎo)致的混凝土的卸載效應(yīng),即混凝土應(yīng)力減小而對(duì)應(yīng)型鋼應(yīng)力增大應(yīng)力重分布規(guī)律。(4)通過對(duì)比分析了影響節(jié)點(diǎn)性能的幾個(gè)參數(shù)的不同結(jié)果,表明節(jié)點(diǎn)混凝土強(qiáng)度的提高對(duì)改善內(nèi)部型鋼的受力性能效果有限;節(jié)點(diǎn)內(nèi)部型鋼鋼板厚度對(duì)改善型鋼的受力有顯著的影響。(5)文中所采用的非線性分析方法對(duì)解決此類空間復(fù)雜節(jié)點(diǎn)在空間復(fù)雜荷載條件下的受力分析問題提供了手段,且其分析結(jié)果較彈性分析結(jié)果