鋼框架風(fēng)荷載作用下適用性研究及可靠度分析.pdf

1、在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，考慮風(fēng)荷載作用時(shí)，必須同時(shí)兼顧結(jié)構(gòu)的安全性和適用性。結(jié)構(gòu)的安全性主要包括結(jié)構(gòu)的承載力和穩(wěn)定性，適用性主要指結(jié)構(gòu)的水平側(cè)移及舒適度。結(jié)構(gòu)適用性問題雖然不會(huì)直接影響結(jié)構(gòu)安全，但是，如果結(jié)構(gòu)側(cè)移過大或產(chǎn)生過度振動(dòng)，會(huì)嚴(yán)重影響建筑物的使用，給使用者帶來不舒適的感覺。近年來，隨著鋼框架結(jié)構(gòu)在中國得到了越來越廣泛的應(yīng)用，鋼框架的適用性問題越來越突出，迫切需要開展進(jìn)一步的研究。
　　對(duì)鋼框架房屋進(jìn)行適用性研究主要存在以下兩個(gè)關(guān)鍵問

2、題有待解決：
　　1、鋼框架風(fēng)荷載作用下適用性研究不多，規(guī)范條文也比較簡(jiǎn)略，使得設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行鋼框架設(shè)計(jì)時(shí)，容易忽略適用性不足所帶來的一系列問題，并且隨著中國國民生活質(zhì)量水平的日益提高，建筑的使用者們也對(duì)其建筑的居住和工作環(huán)境提出了更高的要求，設(shè)計(jì)者對(duì)適用性考慮的不足會(huì)嚴(yán)重影響建筑物的使用。同時(shí)，國內(nèi)外對(duì)鋼框架在正常使用極限狀態(tài)下的可靠度研究開展得較少，成果也不成熟。為了保證結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)正常使用時(shí)能具有良好的工作性能，對(duì)鋼框

3、架進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)下可靠度的研究十分必要，以利于在統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　2、現(xiàn)行GB50017-2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)結(jié)構(gòu)的水平側(cè)移限值方面給出了統(tǒng)一的規(guī)定，對(duì)設(shè)計(jì)方法方面，允許設(shè)計(jì)人員同時(shí)采用一階分析方法或二階分析方法來對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。由于一階分析與二階分析所用的方法不同，這樣，對(duì)于同一個(gè)結(jié)構(gòu)，在相同的荷載條件下，如果采用了一階分析的方法，計(jì)算出的結(jié)構(gòu)側(cè)移滿足現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范側(cè)移限值的要求，

4、當(dāng)采用二階分析的方法后，因二階側(cè)移會(huì)比一階側(cè)移增大很多，因此會(huì)出現(xiàn)二階側(cè)移不滿足現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的情況，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員無據(jù)可依。
　　基于上述背景，本文主要做了以下幾方面的工作：
　　(1)研究了風(fēng)荷載計(jì)算方法、風(fēng)荷載重現(xiàn)期、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的側(cè)移損壞限值、結(jié)構(gòu)分析方法及計(jì)算模型對(duì)鋼框架在風(fēng)荷載作用下側(cè)移計(jì)算的影響，對(duì)目前鋼框架側(cè)移限值研究中存在的一些問題進(jìn)行了分析與研究。同時(shí)給出了符合中國國情的鋼框架風(fēng)荷載作用下側(cè)移調(diào)查問卷

5、，可用于對(duì)中國結(jié)構(gòu)工程師鋼框架側(cè)移設(shè)計(jì)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查研究。
　　(2)著重針對(duì)結(jié)構(gòu)分析方法對(duì)鋼框架在風(fēng)荷載作用下側(cè)移計(jì)算的影響開展了深入研究，分別采用傳統(tǒng)一階側(cè)移計(jì)算方法、二階簡(jiǎn)化側(cè)移計(jì)算方法、二階精確側(cè)移計(jì)算方法對(duì)一榀2跨15層鋼框架在正常使用極限狀態(tài)時(shí)的側(cè)移變形進(jìn)行了計(jì)算，獲得了鋼框架在三種計(jì)算方法下的頂點(diǎn)側(cè)移及層間側(cè)移，并將獲得的側(cè)移計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，研究了鋼框架考慮二階效應(yīng)后對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)移變形的影響。
　　(3)在上述基

6、礎(chǔ)上，針對(duì)鋼框架結(jié)構(gòu)考慮二階效應(yīng)后層間側(cè)移和頂點(diǎn)側(cè)移限值的取值進(jìn)行了研究，通過結(jié)合規(guī)范中的二階分析方法及可靠度理論，提出了鋼框架結(jié)構(gòu)考慮二階效應(yīng)影響后的層間側(cè)移限值及頂點(diǎn)側(cè)移限值，并通過算例對(duì)該側(cè)移限值的使用進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　(4)對(duì)鋼框架在風(fēng)荷載作用下的舒適度限值開展了研究，總結(jié)了影響人體舒適度的因素，結(jié)合香港規(guī)范、加拿大規(guī)范以及美國規(guī)范中有關(guān)舒適度要求的規(guī)定，提出了中國鋼框架在風(fēng)荷載作用下建議采用的頂點(diǎn)加速度限值。