既有建筑外部增设钢结构电梯的优化设计研究.doc

既有建筑外部增设钢结构电梯的优化设计研究随着社会的快速发展,我国建筑的发展已达到小康水平,改善人们现有的生活质量,提高既有建筑的服务功能,已成为人民日益增长的美好生活需要。由于历史原因,相当数量的多高层既有建筑未安装电梯,给人们的日常生活和工作带来不便,越来越引起民众的关注。既有建筑外部增设电梯的电梯井结构主要有钢筋混凝土结构和钢框架结构两种形式,由于钢框架结构自重轻,延性好,抗震性能优,考虑到其本身就是便于装配的结构形式,符合建筑工业化的发展理念,使得钢框架电梯井结构备受甲方和设计者的青睐。目前实际工程中,钢框架电梯井结构多采用以方钢管为主要材料的通过焊接连接的纯钢框架结构体系,而采用以H型钢为主要材料的通过焊接连接的支撑钢框架结构体系相对较小,纯钢框架电梯井结构体系所用钢截面尺寸较大,是以牺牲材料用量来获取结构稳定性,设计偏于保守,所需购买的钢材费用较高。因此,在保证结构具有良好的性能的前提下,对结构进行优化设计是十分有必要的。论文主要工作如下:(1)以四川省某6层既有建筑外部增设钢结构电梯工程为背景,采用MidasGen软件,对纯钢框架电梯井结构进行静力弹性和弹塑性设计分析。通过分析结构的周期与振型、层剪力与剪重比、侧向位移、竖向变形、构件截面强度、基底剪力-顶点位移曲线、性能点信息及塑性铰分布等指标,判断该结构能否抵御风荷载标准值、多遇地震及罕遇地震作用。(2)依据对实际工程分析的结果,通过改变构件截面形式及加设支撑,优化设计出一种支撑钢框架电梯井结构,并对其进行弹性及弹塑性设计分析。通过分析结构的各项指标,判断该结构是否满足规范的设计要求,能否抵御风荷载标准值、多遇地震及罕遇地震作用。(3)对两种结构的性能及经济性进行对比分析。依据对两种结构的弹性及弹塑性分析结果,定性评价结构的力学性能;从用钢量及直接造价两方面,定量评价结构的经济性能。(4)通过改变节点刚度,分析半刚性连接支撑钢框架电梯井结构的抗震性能,给出不同节点刚度对结构抗震性能的影响程度,从而为工程设计与施工提供参考。