大型全玻璃钢高层架体的结构设计

大型全玻璃钢高层架体的结构设计 方敏刘辉杨耀国张明辉覃兆平 (北京玻钢院复合材料有限公司北京102101) 摘要：奉文介绍了大型全玻璃钢高层架体的结构设计及分析、连接材料的选择。 关键词：全玻璃钢架体 结构设计 连接材料 STRUCTUREDESIGNABoUTLARGETALLTo、VER MADEoFCoMPLETECoMPoSITE FangMinLiuHuiYangYaoguoZhangMinghuiQingZhaoping (BeijingCompositeMaterialsCO．，LTD北京102101) Abstract：Thispaperintroducesthestructuredesignandanalysis，thejointmaterialselectionoflagertalltower madeofcompletecomposite． Keywords：towermadeofcompletecompositestructuredesignjointmaterial 随着建筑‘1：业的迅速发展，纤维增强复合材料 越来越多地被用于建筑_。由y-FRP具有许多传 统建筑材料所不具备的如轻质高强、耐腐蚀、保温 和隔声性能好、耐老化等优良特性，冈此逐渐由作 为配件发展到作为主体结构。在国外，建筑领域应 用FRP作为主体结构已经不再陌生，如在美国眄海 岸的里诺市，建造了直径66m的全FRP球形娱乐 场，该建筑由2000多块四边形FRP单元件拼装而 成；美国Atlanta银行大厅高楼层盖和FloridaTampa 市C&S银行大楼，都采朋了fFRP屋盖，兼有防 腐、透波和抗风等多种功能。在我国，由丁玻璃钢 制造、Ip的起步较晚，FRP在建筑结构上的人规模运 用则相对较少。随着对FRP研究T作的不断深入， 1982年，原交通部交通科学研究院公路所建造的北 京密云公路桥，开创了国内全玻璃钢建筑的先河， 此后，北京长安街上的长话大楼的第9层到第12 层的微波塔楼、上海东方明珠塔等玻璃钢结构的陆 续成功设计建造也受到了越来越多的关注。2006 年，由我单位自行设计、开发、制作的14米高全 玻璃钢高层架体更是独创性地开拓了玻璃钢建筑 领域应用的新篇章。在该架体的制作过程中结构设 计和连接设计是制作关键，以。卜．就这两方面的 内容进行阐述。 l 全玻璃钢高层架体结构设计及分析 该架体主体结构设计要求全部采用高强度拉 挤玻璃钢型材构建，有效高度13．2米，整个架体共 分为四层，每层均设计有栏杆、扶手及笼梯，架体 平面图如图l所示。根据设计要求，架体须满足： a)玻璃钢表面耐老化人于15年。 ¨要求架体抗侧向10级以上风载荷。 c)抗侧向130kg／m2时，单根柱脚拉力小于5T，立 柱应力小于10MPa。 m起吊载荷为1．5T。 因此，为保证架体的风载荷、侧向载荷、起吊 载荷的要求，对大型架体的结构进行设计和优化是 该产品的设计关键。 1．1分析模型 采用SAP2000N通用有限元分析程序，建立有 限元模型，如图2所示。底部在地面高度上设为固 支，并忽略栏杆作用。梁柱节点以及支撑端部节点 为铰接。 工业建筑2007年增刊 Y▲ Z5 Z6 目黔 Z1 Z2 Z3Z4X 2 FR[，材料生能 jti’11材材料陆能如在1： 表I rRP型材村}4性能数据 I 3有限元分折条件 (1)『|-n苘栈 禁柱If_【I斜撑n廷约1871，研荷轼取o5kN／m。， 折竹成梁的线梅裁 圳总垌I钱为 i 87+(／5*3*3*5／98 417t满足聪t{j}，、糸n旧fl J、，⋯个破埚制}川，：颦t{_0站缃睢l卜^嗷，等 l|婪求， (2)起吊荷城jIl 5T，起吊点在城膳边梨再|I{I一粱 L，4：考窿功，』系数：以点荷拽jJn在蝤!层平台粱‘}· 心，每个点荷拽为75kN。 f3)侧向荷找I30kg，m2，X方向忭H{，折算成平 台处的线荷载； 表2 x(Y恫侧向荷载分布 (4)删向撕城130kg／m’，Y方川付j{j，折笄成平 舟处的线荷栽(址＆2)。 (5j10绒服X盯M㈣㈣)束风，按照r岛废分托蛾 衙剑荇}，j，如拄3 裹{㈨擐肺×方向荷载分布 6J 10纽腿Y订|}Il例4阳)求风 叛I㈧岛胜分雕找荷剑托J，：，如丧4 表4 10圾风Y方向荷载分布 【4计算结最 依据f{雕儿分机刘行l眦F柱脚轴儿、什柞腋 鳟jJ、j¨!螗J、弯Ⅲ段亿簧j1±九棋阳’竖彤进仃r¨ 酲 弹。 (¨ 许I批r托脚审1I』J 通过“l收儿分析对l|兄¨|1脚轴力进行汁弹， 纠．果见是5。由衷5tⅡ知，。’x万州竹¨』删阳新找 130kghn2及】0娥风载荷时，Z5ff】朴脚轴，J分州为 10l5KN和5479KN，Z6的托脚轴，J分州为 12l00KN和7451KN，超出颦体的殴计盟求在后 续J怍ch通过增加『字例横成1f【i引使媛64题稠剑 』’酬满竹解决。 袁5 各工况下的柱脚轴力(单位：kN 弛c{1负值表示压力，止值表示扎力：}标示出 超陵的数值 r2jfi-托底鳟力 通过有限兀分析埘l况f、托底一翦力进}n竹}， 结果毗表6。J近过=1L『限元分析，¨知，柱f况fli,Fll| 批ri)十(2)埘iqq,'i况}、，桂底蜉山钺小，rH啦忽略小 甜，m嵌6可知，扣：其他i揽}^况I-，再川斟剪力 远远低f材料能承受的辨切力。 表6各工况下的柱糊剪力f单位：kN f3} n破}、跚n强证髓 儿且J』订艇几分析埘行i况I、“最人弯Ⅻ·段似 N进订¨钟，结粜”&7。通lln限几分firr臆¨- 拈址人弯钮均⋯观d．¨脯J处。“儿“IrW．f1渖||挝 (I)_f2)肌砷惦况}．奠们搬小一4以忽略小汁。山文 7 t-阳；，^jE他}“¨^Mr．8-Ⅲ《-‘，娅理趣低r {|}i利能乐是的t_，。 裹7各工况下的柱庇毒矩(单位：kNin “．nl∞13)[5H7}』1J『I a、 ^1M{4)16)r8flJ／I Z2HJ出～“*h*≈ r4J 屠人横向变形 通过订姒诧分析对g-|况l、最凡横向壁彤及 似苜进行计算，结粜址表g。从甜锥站果可知．备 |况r，项腻平台的变形枉承受范同内。 2 垒玻璃钢高盛架体连接方式设计 m』拄川的特殊耶境，坡崩铡舟联粥体的jl接 “：Yc卧仕川台属迅拉什。p、此，j生接利“城庄亿丧 9一j纠盔材抖11一选扦。jNJJ对十阳制}：}的叨切件能 测试．诎终选抒坨龙A忭力。b联禁体的琏拔剌料。 拄施IJi聃。-h为I详慨jC堙{￡强度抵*求Ⅳ7眦黔． 地接万㈨聚川，雕圯A螺怜和破艏铡目’】钥，纪台】!：_． 垃、铆Ⅲ和目【槭』生接fn山。℃使*结构’¨榭fj效的}。， ☆喊钆t|3诈 表9 不㈤诲接材料的剪Ⅵ性能 【!!型。』 ㈠～ “￡B≈t#”j ⅥI2 i些A!!i一兰! r’!塑曼生』—型三_ Pp《* M12 3结论 2006年10jI，⋯我tpf一垃汁、制造殷-装晌 旧内“庳仝破稿铡柏L’架体“疆剧越过啦收 【≯颦体 氓娃“、捌仆川奠址．允*俘眦rr*慢0、m化‘门FRP r。廿坫筑2u1)1牛带川 整体结构、连接设计能力，在行业中还是首例，填 补了国内空白，标志着国内复合材料的设计及应用 水平又上了一个新的台阶。 参考文献 1 刘鸿文上编．材料力学．高等教育出版社，1989 2 姚树镇．对发展玻璃钢桥之浅见．桥梁建设，1990(3) 3 张誉．结构耐久性研究的展望．现代土木工程的新发展，南京：东 南大学出版社，1998 4 沃J+柱等．复合材料大全．北京：化学工业if{版社，2000 大型伞玻璃钢高层架体的结构设计一方敏，等 47 大型全玻璃钢高层架体的结构设计 作者： 方敏， 刘辉， 杨耀国， 张明辉， 覃兆平 作者单位： 北京玻钢院复合材料有限公司 北京 102101 相似文献(0条) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_6462470.aspx 时间：2010年1月13日