钢结构雕塑计算书Word格式.docx
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14热轧型钢
格构柱横缀条∟80×
7热轧型钢
斜缀条∟80×
翅膀处钢管φ159×
5
结构高度18m;
宽度25m;
长度6m;
结构特点:
本工程属钢结构雕塑,体形复杂,立面变化较大,只有一个方向为对称,整体属于不规则结构。
基础形式
独立基础
抗震设防烈度8度,场地类别III;
地基承载力特征值:
130kPa。
安全等级2级,基本风压:
0.40kN/㎡
人防布置
无
抗震缝设置
无
二.本工程电算选用软件
本工程计算采用ANSYS大型有限元计算软件,ANSYS有限元软件包是一个通用设计分析程序,可以用来分析超高超限、结构体系复杂的大型有限元软件。
从1971年2.0版发展至今,在机械、土木、电子及航空等不同领域的使用都能达到一定的可信度,在世界范围内已经成为土木建筑行业分析软件的主流。
它可以解决许多工程中的结构分析问题,如结构的静力和动力分析;
计算结构的整体和局部失稳;
给出结构的自振频率和振型等。
目前,国内已经成功的运用ANSYS软件进行了国家大剧院、2008年奥运会国家体育场等大型结构的分析工作。
本结构通过ANSYS软件对该结构进行了自重荷载、风荷载、地震荷载以及组合分析,并进行了模态分析、地震反应谱分析和时程分析。
三.设计依据
建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)
建筑结构荷载规范(GB50009-2001)
混凝土结构设计规范(GB50010-2002)
建筑抗震设计规范(GB50011-2001)
钢结构设计规范(GBJ17-88)
高耸结构设计规范(GBJ135-90)
四.结构计算:
主体结构采用格构式钢柱,为主要受力构件,钢柱主肢4∟180×
14热轧型钢,格构柱横缀条∟80×
7热轧型钢,斜缀条采用∟80×
7热轧型钢,两肢间拉杆钢管φ159×
5,翅膀采用φ159mm钢管,为附属结构。
结构分析与建模:
本结构内力计算的基本方法是有限单元法。
在计算时,采用与构件类型相应的单元建立空间力学模型,对结构在竖向荷载、风荷载以及地震作用下的位移和内力进行分析,采用弹性方法计算,分析时把一段桁架作为基本单元。
模型尺寸与构造完全按照施工现场已有结构的1:
1比例来建模,并对部分不合理的构件进行了结构的优化和改进。
1.该结构翅膀构件在风载下端部节点处弯矩值较大,与主体桁架的节点连接不易处理,因此整体结构采用beam188单元建模,经过验算,采用所有杆件为承受轴向力的铰接杆系有限元方法与采用所有杆件为刚性连接的有限元方法计算误差不超过5%,因此结构采用beam188建模合理可行。
2.钢结构构件材料本构模型假定为理想弹性材料,符合HOOKE定律。
3.按小挠度理论计算。
4.总体控制指标:
1)强度满足钢结构承载力要求。
2)位移控制在H/100范围内
3)稳定性满足规范要求(结构整体考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求)
4)钢构件的连接满足规范要求
5)钢柱脚及混凝土基础满足规范要求
5.模型图:
正立面图
侧立面图
轴测图:
结构分析静力计算:
1.结构自重:
钢材容重为7850kg/m3,结构自重为23035kg。
TOTALMASS=23035
CENTROID
MOM.OFINERTIA
ABOUTORIGIN
ABOUTCENTROID
XC=8.3500YC=10.430
ZC=0.75320
IXX=0.3112E+07
IYY=0.2577E+07
IZZ=0.5591E+07
IXY=-0.2006E+07
IYZ=-0.1870E+06
IZX=-0.1450E+06
IXX=0.5926E+06
IYY=0.9554E+06
IZZ=0.1477E+07
IXY=1643.
IYZ=-6025.
IZX=-26.34
重心位置在对称位置,高度控制在11米以下。
2.风荷载:
风荷载为主要控制因素,对构件的承载力影响较大,根据建筑《结构荷载规范》规定,对于该种对风荷载比较敏感的结构应适当提高风压值,因此考虑基本风压W0=0.40KN/m2;
风载通过静力的方式施加:
依据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
基本参数
总高H
18
宽度B
16.7
地面粗糙度
C类
基本风压W0
0.4
频率
0.86
基本自振周期T1
1.163
W0T12
0.541
0.62*W0T12
0.34
0.2
0.34
查表7.4.3
脉动增大系数ξ
2.18
2.04
2.24
脉动影响系数V
0.44
H/B
1.08
查表7.4.4-3
体型系数
体型系数μs
s
120
Z/H
振型系数ψz
d
160
0.1
0.02
s/d
0.75
0.06
μs
0.3
0.14
0.23
振型系数
高度m
ψz
0.5
5
0.278
0.122
0.6
0.46
10
0.556
0.407
0.7
0.59
15
0.833
0.813
0.8
0.79
1.000
0.9
1
各高度区风荷载标准值
μz
1.4Wk(kN/m2)
0.74
1.158
0.257
0.360
1.527
0.339
0.475
2.054
0.456
0.638
0.84
2.142
0.540
0.756
风荷载值如下表:
LISTNODALFORCESFORSELECTEDNODES1TO3332BY1
CURRENTLYSELECTEDNODALLOADSET=FXFYFZMXMYMZ
*****ANSYS-ENGINEERINGANALYSISSYSTEMRELEASE5.7*****
ANSYS/StructuralU
00099999VERSION=INTELNT09:
54:
20JUN13,2013CP=0.953
NODE
LABEL
REAL
16
FZ
-303
1040
-232
1239
-125
1286
1042
1240
1288
20
1043
1242
1290
22
1046
-143
1243
1292
49
1049
1245
1294
51
1051
1248
1296
53
1053
1250
1298
55
1055
1252
1300
127
1057
1254
1302
130
1059
1256
1304
157
1061
1258
1306
1021
1196
1262
1308
1024
1200
1265
1310
1026
1232
1268
1312
1028
1233
1271
1314
1030
1234
1274
1316
1032
1235
1277
1318
1034
1236
1280
1319
1036
1237
1282
1321
1038
1238
1284
1324
1325
1366
1405
1445
1327
1367
1408
1447
1330
1369
1409
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