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1、第J kJ C 4 全国现代结构工程学术研讨会 高层组合钢框架结构动力响应分析 王秀丽2 叶全明2 袁华斌2 王磊 i 州I 删r ：J 、学 ：小卜程学院”州7 3 ( 0 5 0 ：2 i 州f I 化公”】，蔓州7 3 0 0 3 0 提要：_ 采用人型有限元分析软件M f D 能对某高层纰合钢朽架结构进行计算，采用M i d a s G e n 软件和S A L V E 软件分别进行分析，汁 算充分考虑组合结构体系的整体T 作性能，尤其采用4 i 川阻尼比进行分别计算，更加充分的模拟结构的T 作状态。整怫_ 结 构分析包括结构静，J 分析、白振特件及动力分析、结构多遇地震与罕遇地震作片
2、j 分析等。计算结果表明结构舟小M 的振 呷lF ，其阻尼特征是不问，其士蛭特征j 饔啦为0 0 3 5 - 0 0 4 0 之间，汁算结果并项指标均满足规范设计要求。 关键词：商层组台钢框架动力响府，组阻尼比，整体分析上挣实例 一、前言 兰州石化“年产6 0 万吨级乙烯T 程”项| _ j 总投资领达7 0 亿元，是兰州石化历史上投资规模最大的大项目。j 二程 建设引进目前世界上最先进的聚内烯、聚乙烯树脂q i 产技术和设备，在此基础上兰州石化不断论证优化生产方案， 坚持以“环保第一的原则统领整个项目建设。项目严格按J c c 环保标准设计，全部T 艺技术将采用国际先进的可靠 技术，实现金部
3、工艺的清洁化生产，项目建成后将达到国内- - F , L 的环境目标，并将使其成为现代化的牛态型化r 区。兰州白化大乙烯丁程全部竣厂投产后，：乏州1 石化的年销售收入将达3 0 0 亿元以j ，j ：缴税金3 0 亿冗以上、实 现利润2 0 g 兀以上。南于项目引进了先进的聚丙烯和聚乙烯树脂乍产技术，将为发展曲部农用塑料工业和节水上 业提供良好的原料条件。问口t 乙烯的产业链会渗透到汽车、电f 、建材等许多行业，兰州石化人乙烯_ I ：程的建殴 将会在兰州I 乃至周边地区产牛几卜倍j 二项目本身的项目扩散效益，据预算，仪岗边第i 产业就能新增附加值1 0 亿元以上。项F 1 建设实施后，还n
4、，提供巨大的 按和间接就业岗位。该项目下游配套项L 4 包括2 0 万吨高压聚乙烯、 3 0 万吨金密度聚乙烯和3 0 万吨聚丙烯二套聚烯烃装置组成。 本文分析的，岛层组合钢梃架为全密度聚厶烯装置结构，土体结构建筑高度为9 6 5 m ：地面以上至标高2 5 5 m 为型钢混凝I ：框架一钢支撑结构体系，标高2 5 ，5 m 至标高3 2 m 为结构转换层，标高3 2 m 至标商9 6 5 m 为钢框架一钢 支撑结构体系：建筑立面与、r 面参见图1 ，2 。 二、工程概况 该工程主体结构3 2 米以卜| 为钢管混凝土柱，3 2 米以上为全钢结构，改造单元为钢筋混凝卜钢结构的混合 结构，现振动筛
5、所在高度3 2 米处、1 z 面为结构刚度转换层，扩孔后该平面的水平刚度有所卜J 降。兰州抗震设防烈度 为8 度，结构的整体高度，结构型式，国内现行规范没有可依据的，改动涉及设备所在平面整体结构改动较大， 在没计规范要求下，水平刚度发乍较大变化。该建筑类别为I 类工程，加之工程场地属8 度地震区，工程危害后 果严蕈，责任晕大，故该工程戍严格按国家规范要求实施。 材料选用：除标高3 2 m 至6 2 m 框架梁、柱、垂直支撑采用0 2 3 5 G J D ，标商6 2 m 平面中脱气仓设备支撑梁采用Q 3 4 5 B 外，其余均采用Q 2 3 5 B ，型钢采J 碣Q 2 3 5 B 。复合楼面
6、采用将压型钢板仅作为施工模板用的非组合板，压犁钢板选用 Y x 一7 5 2 3 0 6 9 0 ( 1 5 0 ) 一1 2 型。抗震设防烈度为8 度，设计基本地震加速度值为0 2 0 9 ，设汁地震分组为第二组；建 筑抗震设防类别为乙类，地震作用梭8 度计算，抗震措施按9 度设计；樵架抗震等级为一级。场地l ：类型属中硬场 地土；建筑场地类别为I I 类：尢液化。建筑结构安全等级为二级；摹础设计等级为乙级；结构使用年限为5 0 年。 基本风压为0 3 l ( N m 2 ；地面粗糙度类别为B 类；基本雪压为o 1 5 K N m 2 。场地标准冻土深度1 0 3 m ：场地地下水最 高水位
7、为l m 。本结构的环境类别为二b 类。本工样采用以天然地摹为持力层的梁筏式基础；以第5 层砂岩层为持力 层，承载力特征值f a k 4 0 0 k P a ，如基底设计标高未达到持力层，应挖至持力层F t O O m 后用C 1 5 素混凝f ：凹填至 基底设计标高。 工业建筑2 0 0 8 增刊 图1 建锭女面 三、有限元分析模型 圉2 建筑平面 F 部结构采丌1 犁制掘凝1 框架一土撑体系杜1r 要截面J B t 竹掣制链凝十截面：截面式参见冈3 。R 、J 1 2 0 0 X 1 2 0 0 ( I O O X g O O X 2 2 X 2 8 ) 13 0 0 X 1 3 0 0f
8、4 0 0 X 1 0 0 0 X 2 2 X 3 0 ) 皿1 5 0 0 X l5 0 0 ( 4 5 0 X 1 2 0 0 X 2 8 X 3 6 ) 等此外t 屡采 川辅1 4 截啊 E 州3 。H 体儿寸：1 2 0 0 X 1 2 0 0 ( 9 0 0 X 9 0 0 X X 2 8 j ，15 0 0 X 1 5 0 0 ( I2 0 0 X 1 2 0 0 X 3 6 X 3 6 ) 。支撑采坩焊接| t o 钏截面t t 为4 5 0 X 4 5 0 X I S X 2 8 ，下部结构俐粱采用喇锕凝L 紧。R 有7 5 0 X 1 5 0 0 ( 4 0 0 X 1 2
9、0 0 X 2 0 X 3 0 ) ，? 5 0 X I3 0 0 ( 加0 x 1 0 0 0 x 1 8 x 2 8 ) ，部讣椠采用焊接H 型钢。 图3 粱柱i 妻截面群式 馏。一 | 一l 一 一_ 口一嚏一匣 第n 川幸l 目现代结构l 利学术州i t 会 四、王要计算结果 图4 有m 元分析模型及位移固 ( 一) 静力V o l t 结果 静力计算X 方向蛙人位移为1 2 m m Y 方向虽人位移为6 删，培大轴山2 2 1 9 1 K N ，最大剪山3 1 7 7 K N 最 大轴向应力5 6 M P a ，揖大弯曲应力1 7 1 M P a 计尊结果表明+ 结构在静力条件r 是
10、宣全可靠的。 ( = ) 结构自锵性分析 结构前1 8 酐频率、周删发振型阻坨比汁算结粜参见表I 。振型m 恺比分布罔参见网5 。汁掉结果表叫，结构 存不同的振型下，其阻尼特征是小同其卡要特征数值为00 3 5 00 4 02 问。 表1 结构前1 8 阶频率及周期 第八J f i 令旧现代结构T 科学术研讨会 翌 衄 嗣 ( 三) 整体结构抗震设计与分析 整体结构在多遇地震作用下x ，Y 方向的层问位移角参见表2 ，3 。计算结果表明，结构在多遇地震作刚下层 问位移角满足规范要求限值。 1 2 6 2 表2 多遇地震作用下x 方向的层间位移角 楼层层高J 层闻位移角厦僵，楼屡位移。层闻位移，
11、层问位移角i 验茸结果i 1 8 p6 5 700 0 1 8 一O0 5 96 00 0 3 5 一00 0 0 5 ,0 融 1 7 F p3 5 0 0 0 1 8 jO 0 5 6 l ，00 0 2 I p00 0 0 6 cO K 埔黔 2 印00 0 l 跏00 翻0 c00 0 1 5 - 00 0 0 6 0 K p 1 5 p8 5 0 0 0 1 8 00 0 5 2 4 , - ，O0 0 4 8 p0 0 0 0 7 , 3O p “p和0 0 0 1 和O 0 4 7 p0 0 0 3 6 00 0 0 7 ，0 K + 1 3 p 5 00 0 1 和0 0 4
12、3 9 ，00 0 3 6 ,00 0 0 7 , ,0 鼬 1 2 F , 5 0 0 0 1 和00 4 0 3 p0 0 0 3 6 p 0 0 0 0 7 0 鼬 I l p 8 5 00 0 1 3 0 0 3 66 ，0 0 0 5 0 0 0 0 8 “O 黔 P 4 ，0 0 0 I 扣0 0 3 1 和00 0 2 9 1 0 0 0 0 7 00 K 蚱d8 一 O0 0 18 _0 0 2 8 7 ：0 0 0 酊00 0 0 7 ，0 踟 龋p 6 5 ，D0 0 鼬00 2 2 6 p0D 0 3 弦00 0 0 6 iO 肛 7 l 秘00 0 l8 ，0 0 1
13、8 6 J00 0 2 扣0 0 0 0 5 、0K 。 霄p5 5 00 0 1 8 000 1 6 0 pO 0 0 I 扣0 0 0 0 3 + 0 l o 黔 l p0 0 0 1 8 O 0 1 3 00 0 0 3 - 0 0 0 0 3 -O I o 4 F ，6 00 0 1 p00 5 和00 0 2 S , 00 0 0 4 ，O 艮 越V9 0 0 0 1 和0 0 1 0 7 - 00 0 嘻p00 0 0 弘0 p 越V和O 0 0 1 8 pO 0 0 5 知0 0 0 2 I ，0 0 0 0 4 0O 艮 舯 8 1 p00 0 1 8 p0 0 0 3 7 p
14、00 0 3 0 0 0 0 4 00 如 工1 k 建筑2 0 0 8 增刊 第八_ F f ；全困现代结构 ：程学术研讨会 表3 多遇地震作用下x 方向的层间位移角 屡伺位搠 樱层。层矗爱层位穆。层呵位移 矧刚盘霸瞻一验茸结集J 取一， 骗p 6 pO O O I 扣0 0 5 5 4 ， 00 0 4 2 0 0 0 0 0 6 pO 踟 l ，p 3 5 0O O O I 扣0 0 5 1 2 00 0 2 8 +0 0 0 0 8 pO K 1 6 和2 5 0 O O l 和0 0 4 8 8 0 0 0 0 2 j00 0 0 l O K 1 5 F 一6 和0 0 叭和00 4
15、 7 00 0 4 4 0 ，0 0 0 7 二O K 。 1 4 F ，和0 0 0 l8 0 们2 3 ，00 0 3 4 - 、00 0 0 7 i0 K f 1 3 ppO0 0 j8 一O 0 3 8 8 O 0 0 3 5 “0 ，0 0 0 7 - 、O K - 1 2 p p00 0 1 8 0 0 3 5 弦 00 0 0 l 10 + 、O 肛 n p 6 p0 0 0 l g 一00 3 I 如00 0 6 8 i0 D 0 l jO K 1 p 4 0 0 0 l 鼬00 2 7 7 ， P0 0 2 3 j 00 0 0 6 、0 艮 研k8 00 0 l S 一00 2 5 2 D0 0 5 7 100 0 0 7 ，O 鼢 孵 6 5 0O 0 0 I 扣0 0 1 9 9 F00 0 3 4 p0 0 0 0 5 p0 肛 臻o 5 )O O O I 和0 0 1 6 2 0 0 0 0 8 p0 0 0 0 2 10 D 孵 5 5 = l00 0 l 扣0 1 0 1 3 和- 00 0 4 p 00 0 0 7 0 0 p 辩p00 0 1 8 000 l l 知00 0 0 6 00 0 0 pO K 1 僻 6 00 0 1 8 0 0 1 2 5 ， 0
