考虑实际活荷载分布的钢框架住宅高等分析

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我国现阶段建筑结构设计规范所使用的荷载指标还是上世纪80年代初统计得出的,现在住宅所承受的荷载与80年代初已经有了很大不同。如,随着人们生活水平的提高,居住条件有了很大改善,家庭的装修、家具的更新非常普遍。因此有必要对当前的住宅建筑的楼面荷载状况进行调查和分析,以为我国有关规范的编制提供基础。 对于作用于楼面的活荷载,在结构设计计算中,首先是将楼面荷载当作均布荷载计算楼板,当为框架结构时,楼面荷载传递到框架,以此荷载计算框架的受力。这里将楼面荷载当作均布荷载,再将均布荷载传递到框架结构,实际是假定了楼面荷载为均匀分布。我们知道作用在楼面的持久性活荷载,会随着时间和位置发生改变,具有时间的变异性和空间的变异性,因此作用于楼面的荷载属荷载随机场,传递到框架结构的荷载也应当按楼面荷载的随机场来确定。 本文以郑州市较为典型的住宅建筑为对象,其建筑面积分别为80平米、120平米、160平米的楼层为代表,参照大量同类房间中家具的布置形式,最终确定能够代表大多数同类住宅房屋平面布置与室内布置形式。根据国家“十五”科技攻关项目“住宅建筑体系与工程质量保障关键技术”子项目“中原地区住宅建筑结构可靠性技术的荷载和抗力调查与统计”项目组对楼面家具重量调查的数据,应用工程分析软件,建立钢筋混凝土楼板和型钢梁平面计算模型,根据楼层平面布置和室内布置,以及各个家具重量的统计参数,计算持久性楼面荷载对于框架梁的作用。在此基础上,分别以楼板变形和楼层梁最大弯矩相等的原则,将随机分布的持久性楼面活荷载转化为均布荷载。 对于楼面临时性活荷载,由于其离散性大,且并不经常出现,本文参考了课题组统计调查后最终归纳的数据。根据最终的楼面活荷载(持久性活荷载和临时性活荷载的组合)的均值及方差,参照《建筑结构设计统一标准》的方法,计算出了楼面活荷载的标准值。 本文在计算出楼面活荷载标准值的基础上,用工程分析软件ANSYS对钢框架住宅实现了高等分析。 高等分析理论是近年来处于热门研究中的一种新的结构计算方法。高等分析是指通过精确的一次非线性分析,完善的考虑结构的二阶效应及其其他因素的影响,完成目前两阶段设计所做的工作。高等分析比目前的两阶段设计方法更精确,更简捷。由于影响钢框架稳定性和极限承载力的因素主要有:几何非线性、材料非线性、几何缺陷、残余应力、板件的局部屈曲、弯曲扭曲、半刚性连接等。在高等分析过程中把所有这些因素考虑进去是非常复杂的,本文主要考虑了影响比较大的几何非线性、材料非线性和初始缺陷。初始缺陷包括初弯曲和初偏心,根据课题组对构件尺寸调查统计数据确定初始缺
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