鋼空腹樓蓋結構舒適度分析范文

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《四川建材雜志》2014年第四期

1分析模型參數化

本算例采用的模型為30m×90m的鋼結構空腹夾層板樓蓋(如圖5所示)，由于樓蓋跨度較大，梁截面選用變截面，截面尺寸按等效剛度原則進行等效轉換，等效后主要截面尺寸為H1000×300×10×20，相應T型截面為T300×10×20，柱截面尺寸為H600×300×10×20，采用Q345鋼，彈性模量取2.06×105MPa，泊松比為0.3。按單層建模計算，層高取5.0m。建模采用大型有限元軟件SAP2000進行計算分析，梁和柱均采用空間梁單元，表層薄板采用薄殼單元，約束施加在各柱端，阻尼比取0.02。鋼空腹夾層板樓蓋平面如圖5所示。本文采用的行走路線如圖6所示，其中路線1、2均平行于板邊，路線3為經過板中心30m對角線。在本文的研究中，與時程激勵相關的一些參數取值如下:①單步落足激勵的步頻取人行步頻的平均值2Hz;②EbrahimpourandSack認為人的體重服從均值為700N，標準差為145N的正態分布，本文取均值700N;③根據中國人18～55歲的平均身高及身高與步幅之間的關系，步幅Y為0.7m，為了計算方便，本文將步幅調整為1.0m;④連續行走激勵時長對線路1和線路2取15s，計算結果提取到20s，對線路3激勵時長取20s，計算結果提取到25s;⑤不同線路時，考慮表層混凝土板板厚均為80mm，跨高比均為30。

2樓蓋自振頻率分析

模態分析時，質量源分別取1倍恒載和1倍恒載+0.5倍活載進行計算。樓蓋前6階自振頻率見表1。從表1可以看出，質量源為1倍恒載+0.5倍活載的各階頻率分別要比1倍恒載下的頻率略小。

3鋼空腹樓蓋加速度響應

3.1不同行走線路時鋼空腹樓蓋加速度響應計算表明，在本文所作的3條行走路線下，加速度響應最大值位置均在低階振型中心點，最大值到達的時刻如表2所示，加速度時程曲線如圖7所示，峰值加速度曲線如圖8所示。

3.2不同板厚時鋼空腹樓蓋加速度響應表層薄板厚度的變化范圍分別取60～100mm。加速度響應時程曲線如圖9所示。加速度峰值變化曲線如圖10所示。從圖10可以看出，隨著表層板厚的增大，加速度響應峰值減小。這是由于表層薄板厚度的增大導致表層板豎向剛度增大，使表層板與上下肋及剪力鍵共同工作的能力加強。

3.3不同跨高比時鋼空腹樓蓋加速度響應不同跨高比時加速度時程曲線如圖11所示。

4結論

本文通過對鋼空腹夾層板進行基于舒適度的參數化時程分析，可得到如下結論:

1)鋼空腹夾層板的跨高比和表層板厚對加速度響應均有較顯著的影響;

2)隨著跨高比的增大，樓蓋結構加速度峰值越來越大，且近似呈線性上升，加速度時程平均值水平逐漸增大;

3)隨著表層薄板厚度的增大，加速度峰值減小，近似呈線性變化，但平均值水平增大。

作者：金愛蘭單位：貴州大學土木工程學院