變電站中密肋鋼結構與普通鋼結構的比較分析

2016-07-27 03:17:20韓根偉陳興偉翟景國

四川建筑 2016年2期

關鍵詞：經濟性

成　聰，韓根偉，陳興偉，翟景國

(四川電力設計咨詢有限責任公司，四川成都 610016)

變電站中密肋鋼結構與普通鋼結構的比較分析

成聰，韓根偉，陳興偉，翟景國

(四川電力設計咨詢有限責任公司，四川成都 610016)

【摘要】通過對變電站內同一建筑物的普通鋼結構、密肋鋼結構兩種結構形式采用ANSYS有限元軟件進行計算分析，在滿足正常使用狀態及極限承載能力的情況下，得出了密肋鋼結構結構經濟性較優的結論。

【關鍵詞】普通鋼結構;密肋鋼結構;經濟性

密肋鋼結構作為一種新的結構形式由密肋梁柱及維護結構構成。其構件的生產加工均在工廠內制作完成，完全符合“標準化設計﹑工廠化生產﹑裝配化施工以及一體化裝修”的建筑產業現代化發展思路，是我國告別現場手工砌筑時代，促進建筑生產方式變革，推動建筑轉型升級和可持續發展的有效途徑，被譽為鋼結構中的“砌體結構”。但對密肋鋼結構體系進行相關的數值模型不多。本文采用ANSYS有限元分析軟件，建立密肋鋼結構和普通鋼結構的三維分析模型，在滿足正常使用狀態及極限承載力的情況下，對兩種結構進行受力性能分析比較，并對兩種結構的經濟性作出評價。

1有限元模型建立

某兩層變電站平面尺寸為18 m×12 m，層高為3 m。由于使用需求，要求底層凈高不小于2.6 m。其荷載條件為：二層樓面：樓面恒載2.5 kN/m2(包括樓板60 mm自重、隔墻等)；樓面活載2 kN/m2。屋面：屋面恒載 3.2 kN/m2(包括樓板80 mm自重)；屋面活載(不上人屋面)0.5 kN/m2。該地區基本風壓0.35 kN/m2。

現采用兩種方案：

方案一：鋼框架結構形式(圖1(a))，采用柱網尺寸為6 m×6 m，柱子采用方鋼管160 mm×160 mm×6 mm×6 mm，梁截面采用工字型鋼，尺寸為300 mm×120 mm×10 mm×6 mm、250 mm×100 mm×8 mm×6 mm等。

方案二：密肋鋼結構形式(圖1(b))，縱向柱子間距1 m，橫向柱子間距6 m。位于門洞處，四角的柱子采用方鋼管160 mm×160 mm×6 mm×6 mm，其余用薄壁C型鋼C160 mm×50 mm×20 mm×2.5 mm。梁截面門洞處用雙拼C300 mm×80 mm×20 mm×3 mm，主跨度方向用C300 mm×80 mm×20 mm×3 mm，其余用C160 mm×50 mm×20 mm×2.5 mm。

(a) 鋼框架結構

(b) 密肋鋼結構圖1　結構布置方案

2有限元分析

通過ANSYS建立三維空間模型，梁、柱采用梁單元beam188，樓板采用殼單元shell63，為保證分析模型質量和動力特征與實際工程相似，采用質量單元mass21模擬附加荷載。假定樓蓋在平面內剛度無限大，分別耦合各層樓面所有節點的平動自由度,柱底采用剛接形式。鋼材采用Q345，混凝土采用C30，各種材料的材料特性如表1所示，有限元模型如圖2所示。