某悬挑结构设计与研究

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悬挑结构是指结构的上部体型大于下部体型,和体型收进结构一样,同样属于竖向不规则的结构。正是由于悬挑结构的竖向不规则性,降低了结构的冗余度,因此没有多道防线,一旦发生悬挑根部破坏,悬挑部分的结构就会随着震害发生倒塌。所以,对于承受悬挑部分重量的主要构件,包括悬挑部分根部的梁和悬挑部分受拉的斜撑,宜进行大震下的强度验算,保证大震不破坏。悬挑结构的上部结构质量大,转动惯量就大,而结构下部的平面尺寸小,造成结构整体的抗扭刚度相对较小,扭转效应一般都比较显著,所以这样的结构在设计时应予以足够的重视。本文主要结合浐灞生态区行政中心主体结构的设计方案,重点介绍了对悬挑结构采用的悬挑框架结构方案,采用型钢混凝土桁架组合构架解决了大跨度局部转换的问题,希望对类似的结构的结构设计提供一定的参考价值。本文所做的工作主要是:结合实际工程,运用有限元计算程序SATWE和MIDAS/Gen别对该工程建立3-D模型。对比了两个模型下的结构分析结果,得出了一些有价值的结论。通过以上的分析,找出了悬挑结构的薄弱部分和力学特性,并针对该薄弱部位和力学特性提出了一定的加强措施,以供以后的工程设计人员参考。(1)悬挑部分产生的内力效应会使整个结构产生很大的倾覆力矩,对结构来说是很不利的。所以在设计中应该尽量地减少悬挑梁的数量。如果要设置的话,最好将其形成一个整体,采用悬挑框架来减少结构的不利作用。(2)通过本文的分析,可以得出多层结构的受力情况中,对整体结构起控制作用的还是水平地震作用,但是竖向地震也是不容忽视的。(3)本结构中还设置了局部转换桁架,为了改善局部转换桁架的抗震性能,提高结构延性,采用了型钢混凝土设计。同时还将支撑转换桁架的柱子也设计为型钢混凝土构件。
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