點支式玻璃建筑柔性支承結構地震反應分析
發布時間：2010-01-14 共2頁
1 概述
隨著社會經濟的飛速發展、生活水平的逐漸提高,點式玻璃帷幕結構墻在我國得到越來越廣泛的應用,它具有通透性好、藝術感強、環保節能和施工靈活等優點[1~3],已成為大型公共建筑重要的組成部分。而近年來,隨著點支式玻璃建筑的逐步推廣,涌現了各種新型柔性支承結構,如單層索網體系,以及它與其它剛性桿、梁結構的復雜體系,而理論分析往往滯后于工程實踐,點支式玻璃建筑柔性支承結構在地震作用下的動力響應和動力特性是尚未解決的技術難題[4~5],因為不能將傳統的剛性結構地震作用計算方法直接用于索網結構,只能根據其具體結構具體分析。本文結合將剛性梁和柔性索(包括攬風索、懸索和立面的豎索)協同工作的重屋蓋柔性支承點式玻璃建筑的工程實例,分析結構的動力特性,并采用振型分解反應譜法研究了地震作用下攬風索和豎索預應力的變化對結構變形和其它索內力的影響。
2 工程概述
圖1為聯系兩座高層辦公樓的某重屋蓋柔性支承點支式玻璃走廊結構,其結構平、立面布置如圖2所示。整個玻璃走廊是由兩幢樓之間的四根懸索所支承,結構縱向長63m,橫向長13·4m。懸索與樓相連處距地面9·5m,結構中間最低處距地面約6·0m。在懸索上布置鋼梁,鋼梁間距2·0m,在鋼梁上安裝玻璃屋面。鋼梁兩端掛拉索,并在拉索上安裝玻璃幕墻,拉索在承受玻璃幕墻重量的同時也抵抗水平風荷載。在屋頂平面上設置了兩根攬風索用來控制屋面水平位移,并提供整個屋蓋在平面外的剛度。鋼梁邊緣采用鋼管相連,防止鋼梁的平面外失穩。入口處有一雨篷,在大門處有一鋼框架,此處拉索拉于鋼框架上。拉索與地面及鋼框架連接處設置彈簧支座。
3 支承結構索桿體系的設計
結構所受荷載主要為結構自重、屋面活載及積水荷載、風載、溫度荷載(±40℃),以及地震作用。現行荷載規范GB50009-2001規定北京基本風壓為wo50=0·45kN/m2(50年一遇),根據風洞實驗提供的體形系數來計算風載,場地C類。本工程主要采用了大型有限元分析計算軟件.
ANSYS按空間整體模型對結構進行分析和計算,并依據現行結構設計規范[6~8]進行了承載能力和正常使用狀態的驗算。其有限元模型如圖3所示,其中拉索采用link10單元,該單元為三維只拉單元,能描述拉索只能承受拉力的特性。拉索下連的彈簧采用COMBIN14單元,其它構件,如懸索上鋼梁、大門處鋼框架梁柱,及鋼管采用eam4單元模擬,為3維彈性梁單元。正常使用階段的位移控制,即,懸索豎向位移不得超過跨度的1/300,拉索水平位移不得超過拉索長度的1/46,屋頂水平位移不超過跨度的1/200(這里位移以鋼結構和玻璃安裝完成后的平衡位置為基準)。經過反復調試計算選用索的主要指標如表1所示。
