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钢结构体系一种是快速、经济、可持续发展的环保型建筑结构体系,近年来在我国得到快速发展,在经济适用方面已显示出越来越大的优势。错列桁架体系是钢结构体系中一种实用、高效的“新型”结构体系,是在钢框架结构体系的基础上演变而成的一种新型结构方案,适用于多高层轻型钢结构。 错列桁架结构的基本组成是:柱子布置在房屋的外围,室内无柱。平面桁架的高度一般与楼层高度相同,跨度与建筑物的宽度相同。纵向柱由联系梁相连,构成抗水平荷载体系。在建筑物横向的每个轴线上,这些平面桁架是每隔一层设置一个,而在相邻轴线上则是交替布置的。横向水平荷载首先通过楼板传递到相邻柱列的桁架上下弦杆,再通过下一层楼板传递到再下一层的桁架,这样交替曲折的将荷载传到基础。桁架与梁、柱和楼板通过结构的空间协同作用完成复杂的横向水平荷载的分配与传递,与钢框架结构体系相比具有更好的抗侧移性能。因此,错列桁架体系趋于推广应用于多高层结构,但对其结构性能还有待于进一步研究。 鉴于以往的研究算例其结构布置仅针对几种错列桁架结构体系,本文利用有限元软件ANSYS对多种不同桁架形式,包括常用的空腹桁架、Pratt桁架、混合桁架,以及不等间距的Pratt桁架、带竖杆的Warren桁架和Warren式混合桁架进行建模。对所建立的结构模型利用有限元法,计算在竖向荷载和横向风荷载作用下,各种桁架形式错列桁架结构的内力、挠度和层间位移。对比分析计算结果后得出,带竖杆的Warren桁架的受力性能较优于其它形式的桁架。对于所选出的较优桁架形式,进而利用ANSYS有限元软件计算其在不同层高、不同柱距、不同层数及不同跨度条件下由横向风荷载所产生的水平位移。用有限元软件计算得出了各结构的水平位移结果并绘制成较直观的曲线图,从而比较分析不同因素对错列桁架结构体系横向抗侧移力性能的影响。研究表明,层高为m3左右的错列桁架结构,在柱距为~6 m15,层数为20层,跨度为~14 m28的尺寸范围内均能表现出良好的抗侧移能力,而对于接近于或大于30层的高层建筑可采取相应的加强和稳固措施。这些尺寸范围基本满足大多数设计需求。因此,错列桁架结构体系是一种适用性较强的新型民用建筑结构体系,有较广阔的使用和发展前景。