原创《房屋框架核心简结构设计技术要点》：这篇结构设计论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
摘 要：房屋框架核心筒结构的设计,结构总重量的控制是设计的重点,适时需要以此作为设计目标,借助有限元分析软件,对框架核心筒结构进行抗震优化.文章选取某高层框架核心筒结构作为案例,在明确结构抗震优化目标和计算参数的基础上,深入研讨优化设计的技术要点,其他工程结构设计,可籍此作为参考.
关键词：房屋；框架；核心筒；结构设计
中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）21-0016-02
1 工程案例
某高层房屋框架核心筒结构工程,拟抗震烈度8 °,层数24,高度91.5 m,包括底部3层和21层标准层,单位层高分别为5.5 m和3.6 m.由于案例工程处于场地属III类,最大的地震影响系数为0.24,设计工程师设定楼面梁体高度的最大值为0.8 m,并在原有边梁和连梁两边宽度值的基础上,各自加宽至1 m.以上设计思路所形成的结构截面尺寸明细,见表1.
考虑到案例项目位处高烈度区,不受到结构迎风和风压的影响,在设计时需要将地震作用视为主要影响因素,将抗震优化作为结构设计的重点.
在结构优化之前,案例项目框架核心筒结构的各指标为
柱轴压比,优化前值0.5,规范限值0.75；
墙轴压比,优化前值0.26,规范限值0.5；
位移比,优化前值1.11,规范限值1.2；
梁剪压比,优化前值0.18,规范限值0.2；
周期比,优化前值0.75,规范限值0.9；
位移角,优化前值1/1137,规范限值1/800；
剪重比,优化前值6.45%,规范限值4.8%；
总重量,优化前值376 825 kN.
从以上结构优化前的各项指标中,不难看出案例项目结构的位移角不大,而剪重比偏小,侧面显示结构的刚度偏大,尚存一定的优化空间.
2 案例项目框架核心筒结构设计要点
为保证案例房屋项目框架核心筒结构的设计优化成效,在设计之前,需在设计方案当中,明确结构优化的目标,进而提出具有针对性的设计要点.
2.1 优化目标
为解决结构刚度偏大的问题,要将结构总重量作为优化的目标,适时要综合考虑结构吸收地震能量的大小,以及基础造价的承受范围.
2.1.1 约束条件
其中控制构件指标有柱轴压比、墙轴压比、
2.1.2 减压比
控制整体指标有结构位移比、结构周期比、结构位移角.2.1.3 变量设置
结构的平面布置要呈对称状,而本项目的框架筒结构竖向构件连续,具备竖向传力和扭转控制的优势,在设置变量时,在不违背各层截面高度协调统一的情况下,分析框架核心筒主梁X向和Y向的功能变化,进而协调截面宽度和剪力墙厚度.
值得一提的是,固定模数变化,直接关系优化变量,设计时均以离散标量为主,梁和剪力墙的模数变化均为50 mm,而框架柱的模数变化为100 mm.至于框架梁和连梁变量的取值范围确定,高度取值范围为700～900 mm,宽度取值范围为200 mm～
300 mm.
综合以上的优化目标,借助Hyperstudy软件,进行时间的仿真分析,研讨成本是否节省,通盘各项指标的优化结构,最终作为设计要点遴选的唯一依据.
2.2 设计优化
围绕以上的设计优化目标,具体设计要点如下.
2.2.1 结构总重量
根据结构总重量的曲线状,结构总重量和迭代步关系,如图1所示.
上图显示,结构总重量在第26步时,介于372 207～379 033 kN范围,27步时大幅度下降,直至34步时达到最低值,而此时的梁剪压比,以及游离于规范限值之外,小于约束要求的10%.参照结构总重量和迭代步关系,设计时通过对梁剪压比的调整,完成对结构总重量的整体和局部控制.
2.2.2 位移比、位移角和结构周期比
三者和迭代步关系相对平稳,其中位移角在优化时,尽量不超过1/1210～1/913范围,其中在第34步趋于最大值；结构最大位移始终在1.10～1.12范围徘徊；结构周期比的变化也相对平稳,基本不脱离0.75值.由此可见,本项目框架核心筒结构的位移比、位移角和结构周期比,基本不需要再次进行优化,仅按照原来设计思路即可.
2.2.3 首层框架部分剪力分配比例和梁剪压比
优化期间,分配第一层框架的部分剪力,分配比例均低于10%,只有在第13步时区域最大值10.8%.至于梁的剪压比,优化时超出规范值的频率比较高,其中在第27步时变化尤为明显,第34步时超出限值的16%,需要进行重点优化.
2.2.4 剪力墙、柱最大轴压比
优化时发现轴压比变化平稳,其中柱徘徊于0.5,墙徘徊于0.26.
2.3 优化结果
通过以上的优化,变量顺序单独变化不大,包括总重量、位移比、位移角、周期比等在内,优化效果都有明显的变化.
在第34步时,梁剪压比、墙轴压比的结构位移角,达到最大值,而结构总重量达到最小值,结构刚度明显不够.但在梁和柱等截面尺寸小幅度增加后,结构总总量才趋于平稳,优化前后效果如下：
①总重量.
优化前376 825 kN,优化后358 752 kN,变化率-4.8%.
②第一周期.
Y向优化前1.756,优化后1.871,变化率6.55%；X向优化前1.654,优化后1.722,变化率4.11%.
③第一扭转周期.
优化前1.319,优化后1.375,变化率4.25%.
结构设计论文参考资料：
结论：房屋框架核心简结构设计技术要点为关于对写作结构设计论文范文与课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文产品结构设计论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料下载有帮助。
