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第一部分 復雜異型鋼結構設計方法.................................................................................... 15 第一章復雜異型鋼構件的計算方法.................................................................................... 16 1.1構件分類................................................................................................................... 16 1.2桿件計算................................................................................................................... 17 1.2.1受彎桿件........................................................................................................ 17 1.2.2軸心受力桿件................................................................................................ 20 1.2.3拉彎和壓彎桿件............................................................................................ 22 1.2.4鋼板剪力墻.................................................................................................... 23 1.3連接計算................................................................................................................... 24 1.3.1連接分類........................................................................................................ 24 1.3.2焊縫連接........................................................................................................ 25 1.3.3高強螺栓連接................................................................................................ 28 1.4節(jié)點分析................................................................................................................... 30 1.4.1空間結構節(jié)點................................................................................................ 30 1.4.2高層結構節(jié)點................................................................................................ 32 1.4.3節(jié)點數(shù)值分析................................................................................................ 33 第二章復雜異型鋼結構穩(wěn)定設計方法................................................................................ 35 2.1引言........................................................................................................................... 35 2.2空間結構穩(wěn)定分析................................................................................................... 35 2.2.1特征值屈曲分析............................................................................................ 36 2.2.2非線性穩(wěn)定分析............................................................................................ 37 2.2.3彈塑性直接分析............................................................................................ 39 2.3高層結構穩(wěn)定分析................................................................................................... 40 2.3.1一階彈性分析................................................................................................ 40 2.3.2二階彈性分析................................................................................................ 40 2.3.3彈性直接分析................................................................................................ 41 2.4穩(wěn)定性設計流程....................................................................................................... 42 2.4.1分析軟件........................................................................................................ 42 2.4.2分析過程........................................................................................................ 45 2.4.3關鍵結果........................................................................................................ 46 第三章復雜異型鋼結構抗震設計方法................................................................................ 48 3.1引言........................................................................................................................... 48 3.2抗震設計方法........................................................................................................... 48 3.2.1設計方法........................................................................................................ 48 3.2.2抗震性能目標................................................................................................ 49 3.2.3性能評價標準................................................................................................ 50 3.3抗震分析方法........................................................................................................... 51 3.3.1模態(tài)分析法.................................................................................................... 51 3.3.2振型分解反應譜法........................................................................................ 52 3.3.3彈塑性分析法................................................................................................ 54 3.4抗震設計流程........................................................................................................... 56 3.4.1分析過程........................................................................................................ 56 3.4.2建模要點........................................................................................................ 56 3.4.3關鍵結果........................................................................................................ 58 第四章復雜異型鋼結構專項設計方法................................................................................ 60 4.1引言........................................................................................................................... 60 4.2抗倒塌分析............................................................................................................... 60 4.2.1設計方法........................................................................................................ 61 4.2.2計算方法........................................................................................................ 61 4.3 多維多點地震分析................................................................................................... 62 4.3.1基本原理........................................................................................................ 62 4.3.2分析方法........................................................................................................ 62 4.4防火分析................................................................................................................... 63 4.4.1設計方法........................................................................................................ 63 4.4.2火災升溫........................................................................................................ 64 4.5施工分析................................................................................................................... 66 4.5.1狀態(tài)疊加法.................................................................................................... 66 4.5.2生死單元法.................................................................................................... 67 4.5.3分步建模法.................................................................................................... 67 4.6特殊荷載分析........................................................................................................... 68 4.6.1風洞分析........................................................................................................ 68 4.6.2振動臺分析.................................................................................................... 68 4.6.3火災升溫分析................................................................................................ 69 第二部分 空間異型鋼結構設計實例.................................................................................... 70 第一章雨花石狀空間曲線梁結構........................................................................................ 71 1.1工程概況................................................................................................................... 71 1.1.1建筑方案........................................................................................................ 71 1.1.2結構選型........................................................................................................ 71 1.2分析模型................................................................................................................... 72 1.2.1設計參數(shù)........................................................................................................ 72 1.2.2結構模型........................................................................................................ 73 1.3等效彈性分析........................................................................................................... 73 1.3.1振動特性........................................................................................................ 73 1.3.2結構強度........................................................................................................ 74 1.3.3結構變形........................................................................................................ 74 1.4穩(wěn)定性驗算............................................................................................................... 75 1.4.1特征值屈曲分析............................................................................................ 75 1.4.2非線性穩(wěn)定分析............................................................................................ 76 1.5防火設計................................................................................................................... 76 1.5.1火災荷載........................................................................................................ 77 1.5.2防火措施........................................................................................................ 77 1.6柱腳與節(jié)點............................................................................................................... 78 1.6.1外露柱腳構造................................................................................................ 78 1.6.2梁柱節(jié)點構造................................................................................................ 79 1.6.3梁與剪力墻連接節(jié)點.................................................................................... 79 1.7構件計算................................................................................................................... 80 1.7.1主要構件截面................................................................................................ 80 1.7.2簡要計算結果................................................................................................ 81 1.8工程總結................................................................................................................... 82 第二章扇形空間桁架結構.................................................................................................... 83 2.1工程概況................................................................................................................... 83 2.2分析模型................................................................................................................... 84 2.3直接分析設計........................................................................................................... 84 2.3.1模型信息........................................................................................................ 85 2.3.2計算結果........................................................................................................ 85 2.4穩(wěn)定性驗算............................................................................................................... 86 2.4.1特征值屈曲分析............................................................................................ 87 2.4.2振型分析........................................................................................................ 88 2.4.3加強措施........................................................................................................ 89 2.5防火設計................................................................................................................... 89 2.5.1計算參數(shù)........................................................................................................ 89 2.5.2 計算結果........................................................................................................ 90 2.6關鍵部位計算........................................................................................................... 90 2.6.1支座計算........................................................................................................ 90 2.6.2構件計算........................................................................................................ 92 2.7整體結構驗算........................................................................................................... 93 2.7.1整體模型........................................................................................................ 93 2.7.2靜力彈塑性分析............................................................................................ 94 2.8工程總結................................................................................................................... 95 第三章X形網格桁架復合結構............................................................................................ 96 3.1工程概況................................................................................................................... 96 3.1.1建筑信息........................................................................................................ 96 3.1.2結構體系........................................................................................................ 96 3.2抗震性能化設計....................................................................................................... 98 3.2.1性能目標........................................................................................................ 98 3.2.2振型分析........................................................................................................ 98 3.2.3小震彈性分析................................................................................................ 99 3.2.4中震彈性分析.............................................................................................. 100 3.2.5大震彈塑性分析.......................................................................................... 101 3.3穩(wěn)定承載力驗算..................................................................................................... 103 3.3.1特征值屈曲分析.......................................................................................... 103 3.3.2雙非線性穩(wěn)定分析...................................................................................... 104 3.4抗連續(xù)倒塌分析..................................................................................................... 105 3.4.1倒塌工況...................................................................................................... 105 3.4.2分析結果...................................................................................................... 105 3.5構件驗算................................................................................................................. 107 3.5.1詳細計算過程.............................................................................................. 107 3.5.2簡化結果匯總.............................................................................................. 109 3.6關鍵節(jié)點.................................................................................................................. 110 3.7工程總結.................................................................................................................. 111 第四章多邊形單層網殼結構............................................................................................... 112 4.1工程概況.................................................................................................................. 112 4.1.1建筑概況....................................................................................................... 112 4.1.2結構選型....................................................................................................... 112 4.2分析模型.................................................................................................................. 113 4.2.1模型建立....................................................................................................... 113 4.2.2結果對比....................................................................................................... 113 4.3彈性計算分析.......................................................................................................... 114 4.3.1構件內力分析............................................................................................... 115 4.3.2結構變形分析............................................................................................... 115 4.4穩(wěn)定性驗算.............................................................................................................. 115 4.4.1雙非線性穩(wěn)定分析....................................................................................... 116 4.4.2抗連續(xù)倒塌分析........................................................................................... 116 4.5關鍵構件復核.......................................................................................................... 117 4.5.1關鍵桿件....................................................................................................... 117 4.5.2典型節(jié)點....................................................................................................... 118 4.6截面驗算.................................................................................................................. 119 4.6.1強度驗算....................................................................................................... 119 4.6.2穩(wěn)定驗算....................................................................................................... 119 4.6.3抗剪驗算...................................................................................................... 120 4.7工程總結................................................................................................................. 120 第五章橢球形雙向網格結構.............................................................................................. 122 5.1工程概況................................................................................................................. 122 5.2結構選型................................................................................................................. 122 5.2.1結構方案...................................................................................................... 122 5.2.2方案對比...................................................................................................... 123 5.2.3結構布置...................................................................................................... 124 5.3等效彈性分析......................................................................................................... 124 5.3.1振型分析...................................................................................................... 124 5.3.2結構指標...................................................................................................... 125 5.4穩(wěn)定性驗算............................................................................................................. 126 5.4.1特征值屈曲分析.......................................................................................... 126 5.4.2雙非線性穩(wěn)定分析...................................................................................... 127 5.5關鍵桁架校核......................................................................................................... 128 5.5.1關鍵桁架受力分析...................................................................................... 128 5.5.2關鍵節(jié)點有限元分析.................................................................................. 129 5.6構件計算................................................................................................................. 129 5.6.1 P400×12mm................................................................................................. 129 5.6.2 P400×10mm................................................................................................. 131 5.6.3 P250×8mm................................................................................................... 133 5.7工程總結................................................................................................................. 135 第六章山地柔性光伏支架結構.......................................................................................... 137 6.1工程概況................................................................................................................. 137 6.1.1地形條件...................................................................................................... 137 6.1.2結構體系...................................................................................................... 137 6.2預張力分析............................................................................................................. 138 6.2.1分析模型...................................................................................................... 138 6.2.2主方向預張力.............................................................................................. 139 6.2.3次方向預張力.............................................................................................. 141 6.3整體結構模型......................................................................................................... 143 6.3.1荷載組合...................................................................................................... 144 6.3.2建立模型...................................................................................................... 144 6.3.3模型驗證...................................................................................................... 145 6.4結構找形................................................................................................................. 146 6.4.1位移結果...................................................................................................... 146 6.4.2內力結果...................................................................................................... 147 6.5彈性分析................................................................................................................. 147 6.5.1振型分析...................................................................................................... 147 6.5.2位移結果...................................................................................................... 148 6.5.3強度指標...................................................................................................... 149 6.6截面驗算................................................................................................................. 150 6.6.1柱截面驗算.................................................................................................. 150 6.6.2撐桿截面驗算.............................................................................................. 152 6.6.3拉鎖截面驗算.............................................................................................. 154 6.7工程總結................................................................................................................. 154 第三部分 高層異型鋼結構設計實例.................................................................................. 156 第一章倒L形高層懸挑框架支撐結構.............................................................................. 157 1.1工程概況................................................................................................................. 157 1.1.1建筑形態(tài)...................................................................................................... 157 1.1.2結構體系...................................................................................................... 157 1.2結構模型................................................................................................................. 159 1.2.1荷載信息...................................................................................................... 159 1.2.2分析模型...................................................................................................... 160 1.3抗震性能化設計..................................................................................................... 160 1.3.1振型及性能目標.......................................................................................... 160 1.3.2小震彈性分析.............................................................................................. 163 1.3.3中震等效彈性.............................................................................................. 164 1.3.4大震彈塑性分析.......................................................................................... 165 1.4穩(wěn)定性驗算............................................................................................................. 167 1.4.1特征值屈曲分析.......................................................................................... 167 1.4.2非線性屈曲分析.......................................................................................... 168 1.5披風蒙皮效應分析................................................................................................. 169 1.5.1簡化模型計算.............................................................................................. 169 1.5.2實際模型計算.............................................................................................. 170 1.6節(jié)點有限元分析..................................................................................................... 171 1.6.1有限元模型.................................................................................................. 171 1.6.2分析結果...................................................................................................... 171 1.7支座抗拔計算......................................................................................................... 172 1.7.1支座反力...................................................................................................... 172 1.7.2柱腳錨固措施.............................................................................................. 174 1.8構件計算................................................................................................................. 175 1.8.1H250×250×9×14............................................................................................ 175 1.8.2H300×300×10×15.......................................................................................... 177 1.8.3P299×16......................................................................................................... 179 1.8.4P245×16......................................................................................................... 180 1.9工程總結................................................................................................................. 182 第二章A形高層框架剪力墻結構...................................................................................... 184 2.1工程概況................................................................................................................. 184 2.2抗震性能化設計..................................................................................................... 186 2.2.1性能目標...................................................................................................... 186 2.2.2小震彈性分析.............................................................................................. 187 2.2.3中震性能設計.............................................................................................. 191 2.2.4大震彈塑性分析.......................................................................................... 193 2.3上部鋼結構穩(wěn)定分析............................................................................................. 199 2.3.1整體結構屈曲分析...................................................................................... 199 2.3.2上部鋼結構屈曲分析.................................................................................. 199 2.3.3加強措施...................................................................................................... 200 2.4整體結構穩(wěn)定分析................................................................................................. 200 2.4.1整體穩(wěn)定分析.............................................................................................. 200 2.4.2整體抗傾覆分析.......................................................................................... 201 2.5外掛石材連接分析................................................................................................. 201 2.5.1拉結墻結構.................................................................................................. 201 2.5.2計算結果...................................................................................................... 203 2.5.3振動臺試驗.................................................................................................. 204 2.6工程總結................................................................................................................. 205 第三章喇叭狀高層框架核心筒結構.................................................................................. 206 3.1工程概況................................................................................................................. 206 3.1.1建筑概況...................................................................................................... 206 3.1.2結構體系...................................................................................................... 206 3.2小震等效彈性分析................................................................................................. 208 3.2.1振型分析...................................................................................................... 208 3.2.2變形指標...................................................................................................... 210 3.2.3強度指標...................................................................................................... 213 3.3中震性能設計......................................................................................................... 214 3.3.1混凝土核心筒.............................................................................................. 214 3.3.2外圍鋼框架柱.............................................................................................. 215 3.3.3屋蓋鋼桁架桿.............................................................................................. 215 3.4大震彈塑性時程分析............................................................................................. 216 3.4.1模型建立...................................................................................................... 216 3.4.2選擇地震波....................................................