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什么是建筑結(jié)構(gòu)由哪幾部分組成 什么是建筑結(jié)構(gòu)上的作用作用與荷載的關(guān)系( 三 )

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5.2斜柱傳力分析
斜柱在豎向力作用下產(chǎn)生較大的水平力分量(圖11，圖中N1～N4表示各柱軸力 。)，有必要進(jìn)一步分析斜柱對(duì)樓面梁的受力影響 。為研究斜柱相關(guān)樓層處樓面梁的受力情況，采用YJK軟件進(jìn)行了等效彈性計(jì)算，模型計(jì)算
【什么是建筑結(jié)構(gòu)由哪幾部分組成 什么是建筑結(jié)構(gòu)上的作用作用與荷載的關(guān)系】不考慮樓板作用(斜柱相關(guān)的4～7層樓板采用彈性膜單元并將板厚設(shè)為0) 。
以北塔L軸、M軸構(gòu)件為例，不同荷載組合作用下軸力分布見(jiàn)圖12，13 。其中D+L表示豎向荷載(恒荷載+活荷載)作用 。由圖可知，斜柱轉(zhuǎn)換受力存在以下規(guī)律:
(1)在與斜柱相連的樓面梁中，位于斜柱底層(3層)的樓面梁產(chǎn)生了較大的壓力，隨著樓層的上升梁壓力迅速減小并轉(zhuǎn)變?yōu)槔?，且在斜柱頂?7層)梁拉力達(dá)到最大值 。以○M軸D+L作用下的內(nèi)力分布為例，3層梁壓力為10477kN，7層梁拉力為6490kN 。
(2)與核心筒剪力墻直接相連的斜柱(○M軸、○N軸)傳力直接，該處的樓面梁軸力較大;而邊跨(○L軸、○P軸)的斜柱水平力則需通過(guò)樓面斜撐、梁等傳遞，因此單根梁的軸力較小 。
(3)與斜柱相連的樓面斜梁能顯著分擔(dān)斜柱產(chǎn)生的水平力 。
(4)斜柱相關(guān)梁在豎向荷載(D+L)作用下的內(nèi)力明顯大于其在水平和豎向中震作用下的內(nèi)力 ?？梢?jiàn)，斜柱及相關(guān)梁的內(nèi)力主要由豎向荷載產(chǎn)生 。
根據(jù)樓面受力特點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用如下措施:1)斜柱底層與斜柱相接的梁及其余相關(guān)梁以抗壓為主，采用鋼筋混凝土樓面梁并按偏壓構(gòu)件設(shè)計(jì)，同時(shí)提高相關(guān)區(qū)域樓面梁、板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C45;2)邊跨斜柱均設(shè)置與核心筒連接的斜梁以便能直接傳力至核心筒，斜梁按拉彎、壓彎構(gòu)件設(shè)計(jì);3)斜柱頂層樓面梁拉力較大，斜柱跨及相鄰跨采用鋼梁，鋼梁面樓板采用鋼筋桁架樓板 。
5.3斜柱層樓板應(yīng)力分析
斜柱受豎向力時(shí)在板內(nèi)產(chǎn)生較大的水平力分量，為研究斜柱相關(guān)樓層的樓板應(yīng)力狀態(tài)，采用YJK軟件進(jìn)行了等效彈性計(jì)算，樓板采用彈性膜單元 。由計(jì)算結(jié)果可知，斜柱轉(zhuǎn)換相關(guān)樓面應(yīng)力分布有以下特點(diǎn):1)斜柱底層及頂層樓板(斜柱轉(zhuǎn)折處)的相關(guān)樓面應(yīng)力較大，斜柱中間層樓板應(yīng)力較小;2)斜柱相關(guān)層樓板在豎向荷載(D+L)作用下的應(yīng)力明顯大于其在中震作用下的應(yīng)力，在10年重現(xiàn)期的常遇風(fēng)荷載作用下樓板應(yīng)力較小(約為D+L下的1%)，見(jiàn)圖14，15 。由圖14可知，樓板拉應(yīng)力約0～4MPa，靠近斜柱跨時(shí)逐漸變大 。在斜柱梁時(shí)應(yīng)力集中，最大應(yīng)力約7MPa 。
根據(jù)樓面受力特點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用如下措施:
(1)斜柱底層(3層):與斜柱相鄰的2跨樓板厚度加厚為200mm，本層其余板厚為150mm，并雙層雙向配筋，單層單向配筋率不小于0.25% 。
(2)斜柱中間層(4～6層):樓板厚度均加強(qiáng)為150mm，并雙層雙向配筋，單層單向配筋率不小于0.25%;對(duì)局部拉應(yīng)力較大區(qū)域按裂縫計(jì)算配筋 。
(3)斜柱頂層(7層):本層樓板加厚為200mm;斜柱樓板按應(yīng)力配筋，并復(fù)核荷載標(biāo)準(zhǔn)值下的裂縫寬度計(jì)算 。
5.4斜柱轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)分析
斜柱轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)為關(guān)鍵的傳力部位，其傳力的可靠性需重點(diǎn)關(guān)注 。以斜柱頂層節(jié)點(diǎn)為例，節(jié)點(diǎn)鋼材采用Q345GJC，樓面鋼梁通過(guò)鋼環(huán)板與斜柱連接;上柱與斜柱采用對(duì)接焊連接，節(jié)點(diǎn)底的鋼管吊柱則通過(guò)相貫坡口焊縫連接，并在節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)設(shè)置管內(nèi)豎向加勁板，如圖16所示 。
為了驗(yàn)證該斜柱轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)傳遞水平力的可靠性，采用通用有限元軟件ABAQUS對(duì)該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有
限元分析［5］ 。該節(jié)點(diǎn)以受拉為主，不考慮鋼管內(nèi)混凝土的有利作用;構(gòu)件采用彈塑性材料模擬;采用四面體10節(jié)點(diǎn)單元(C3D10) 。有限元模擬結(jié)果見(jiàn)圖17 。由圖17可以看出，在中震作用下，節(jié)點(diǎn)區(qū)域范圍內(nèi)的vonMises應(yīng)力水平主要處于200～250MPa之間，均未超過(guò)材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，節(jié)點(diǎn)區(qū)域未發(fā)生屈服，可見(jiàn)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造傳力可靠、有效 。

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