杜宇 周元

(1．四川華鐵鋼結(jié)構(gòu)有限公司，四川成都 610000;2．四川省高標建設工程有限公司鋼結(jié)構(gòu)分公司，四川成都 610041)

1 工程簡介

背景工程項目結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，位于四川省成都市，其底層層高5m，其余標準層層高3m，共計20層，項目抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0．10g，場地類別為第三組。地面粗糙程度為B類，基本風壓為0．3kN/m2，結(jié)構(gòu)設計使用年限為50年，安全等級為二級。于建筑四角布置立軸式風力機。

立軸式風力機軸承設計為100mm直徑的圓形鋼材，風力機葉片為玻璃鋼材質(zhì)，呈半圓形狀，直徑1．5m。將實際彎曲型風力機葉片等效成長寬均為2m、厚度為50mm的矩形板。建筑及安裝風力機后的建筑平面布置圖如圖1，圖2所示。

圖1 混凝土結(jié)構(gòu)平面圖（一）

圖2 混凝土結(jié)構(gòu)平面圖（二）

2 結(jié)構(gòu)計算及結(jié)果分析

結(jié)構(gòu)采用有限元分析計算軟件ANSYS 12．0版本建模并做線彈性分析。建模過程中，定義鋼材與混凝土均被視為各向同性線彈性材料，根據(jù)GB 50009-2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中對材料屬性的規(guī)定，鋼筋混凝土構(gòu)件及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架均采用剛度EI等效的整體式模型，各項材料參數(shù)和選用單元如表1所示。

表1 各項材料參數(shù)和單元選取

結(jié)構(gòu)計算時的基本風壓按荷載規(guī)范中100年基準期取值，分別選取風壓為 0．35 kN/m2，0．55 kN/m2，0．75 kN/m2，0．95 kN/m2，1．15 kN/m2，1．35 kN/m2，六種不同風壓按照等效集中力施加在節(jié)點上進行等效靜力荷載計算，通過對六種不同風壓下水平靜力荷載作用下靜力計算，比較兩種不同結(jié)構(gòu)形式的計算模型在不同風荷載作用下的不同變形反應，該計算模型的層最大位移、最大層間位移和最大層間位移角如圖3～圖8所示。

圖3 混凝土結(jié)構(gòu)樓層最大位移圖

圖4 鋼結(jié)構(gòu)樓層最大位移圖

從圖3～圖8可以看出，隨著風壓的增大，在兩種不同結(jié)構(gòu)同一樓層上產(chǎn)生的最大位移、層位移差及層間位移角都會增大，當風壓達到最大值1．35 kN/m2時，混凝土結(jié)構(gòu)位移達到最大值55．810 mm，鋼結(jié)構(gòu)位移達到最大值為72．810 mm，混凝土結(jié)構(gòu)層位移差最大值為5．365 mm，鋼結(jié)構(gòu)層位移差最大值為6．634 mm，混凝土結(jié)構(gòu)層間位移角最大值為0．001 42，鋼結(jié)構(gòu)層間位移角最大值為0．001 51，均滿足規(guī)范要求。

3 結(jié)語

圖5 混凝土結(jié)構(gòu)最大層間位移圖

圖6 鋼結(jié)構(gòu)最大層間位移圖

圖7 混凝土結(jié)構(gòu)最大層間位移角圖

圖8 鋼結(jié)構(gòu)最大層間位移角圖

通過對整體結(jié)構(gòu)的分析和計算，找出了結(jié)構(gòu)的薄弱部位，也為原有建筑結(jié)構(gòu)方案選型提供了理論參考，同時對比兩種結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)的整體變形主要是彎曲變形。由于風力機的存在，安裝風力機的位置結(jié)構(gòu)局部存在薄弱部位，針對薄弱部位，加強剛度和構(gòu)造措施，方能保證結(jié)構(gòu)安全。

在經(jīng)濟條件允許的情況下，建議采用鋼框架結(jié)構(gòu)，因為在建筑整體剛度相同和構(gòu)件不屈服的前提下，鋼構(gòu)件擁有更好的彈性變形能力，能應對極端風荷載條件下的變形。

［1］GB 50009-2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范［S］．

［2］JGJ 3-2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］．

［3］鋼結(jié)構(gòu)設計手冊編委會．鋼結(jié)構(gòu)設計手冊(上下冊)［M］．第3版．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2004．

［4］GB 50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范［S］．

［5］GB 50011-2010，建筑抗震設計規(guī)范［S］．

［6］JGJ 99-98，高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］．