变电站中密肋钢结构与普通钢结构的比较分析

2016-07-27 03:17韩根伟陈兴伟翟景国

四川建筑 2016年2期

关键词：经济性

成　聪，韩根伟，陈兴伟，翟景国

(四川电力设计咨询有限责任公司，四川成都 610016)

变电站中密肋钢结构与普通钢结构的比较分析

成聪，韩根伟，陈兴伟，翟景国

(四川电力设计咨询有限责任公司，四川成都 610016)

【摘要】通过对变电站内同一建筑物的普通钢结构、密肋钢结构两种结构形式采用ANSYS有限元软件进行计算分析，在满足正常使用状态及极限承载能力的情况下，得出了密肋钢结构结构经济性较优的结论。

【关键词】普通钢结构;密肋钢结构;经济性

密肋钢结构作为一种新的结构形式由密肋梁柱及维护结构构成。其构件的生产加工均在工厂内制作完成，完全符合“标准化设计﹑工厂化生产﹑装配化施工以及一体化装修”的建筑产业现代化发展思路，是我国告别现场手工砌筑时代，促进建筑生产方式变革，推动建筑转型升级和可持续发展的有效途径，被誉为钢结构中的“砌体结构”。但对密肋钢结构体系进行相关的数值模型不多。本文采用ANSYS有限元分析软件，建立密肋钢结构和普通钢结构的三维分析模型，在满足正常使用状态及极限承载力的情况下，对两种结构进行受力性能分析比较，并对两种结构的经济性作出评价。

1有限元模型建立

某两层变电站平面尺寸为18 m×12 m，层高为3 m。由于使用需求，要求底层净高不小于2.6 m。其荷载条件为：二层楼面：楼面恒载2.5 kN/m2(包括楼板60 mm自重、隔墙等)；楼面活载2 kN/m2。屋面：屋面恒载 3.2 kN/m2(包括楼板80 mm自重)；屋面活载(不上人屋面)0.5 kN/m2。该地区基本风压0.35 kN/m2。

现采用两种方案：

方案一：钢框架结构形式(图1(a))，采用柱网尺寸为6 m×6 m，柱子采用方钢管160 mm×160 mm×6 mm×6 mm，梁截面采用工字型钢，尺寸为300 mm×120 mm×10 mm×6 mm、250 mm×100 mm×8 mm×6 mm等。

方案二：密肋钢结构形式(图1(b))，纵向柱子间距1 m，横向柱子间距6 m。位于门洞处，四角的柱子采用方钢管160 mm×160 mm×6 mm×6 mm，其余用薄壁C型钢C160 mm×50 mm×20 mm×2.5 mm。梁截面门洞处用双拼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) 钢框架结构

(b) 密肋钢结构图1　结构布置方案

2有限元分析

通过ANSYS建立三维空间模型，梁、柱采用梁单元beam188，楼板采用壳单元shell63，为保证分析模型质量和动力特征与实际工程相似，采用质量单元mass21模拟附加荷载。假定楼盖在平面内刚度无限大，分别耦合各层楼面所有节点的平动自由度,柱底采用刚接形式。钢材采用Q345，混凝土采用C30，各种材料的材料特性如表1所示，有限元模型如图2所示。