1-工业厂房分析设计-美标

33工业厂房分析设计目录工业厂房分析设计································································································35概述··················································································································351、简介·············································································································362、建模和荷载要点······························································································373、移动荷载分析控制·····························································································84、分析并查看结果································································································95、荷载组合说明·································································································126、一般设计参数定义及说明··················································································137、钢构件设计参数定义及说明···············································································158、钢构件设计验算······························································································1535工业厂房分析设计概述该例题主要介绍使用midasGen对工业厂房进行分析设计的方法。步骤如下:1.简介2.建模和荷载要点3.移动荷载分析控制4.分析并查看结果5.荷载组合说明6.一般设计参数定义及说明7.钢结构设计参数定义及说明8.钢构件设计验算1、简介此例题介绍使用midasGen对工业厂房进行分析设计的方法。例题模型为钢结构单层门式刚架厂房。(该例题数据仅供参考)图1某门式刚架厂房基本数据如下：材料：ASTM:A588-40柱截面：W21x201吊车梁截面：W14x61变截面刚架梁截面：600~400x300x10/14牛腿截面：600~250x300x6/10支撑截面：P160x5系杆截面：P194x12柱距：6m厂房跨度：21m柱高：10m钢梁夹角：9度短周期反应谱加速度Ss：0.751秒反应谱加速度S1：0.3场地：C类吊车参数：吊车跨度19.5m，吊车最大荷载7.9吨372、建模和荷载要点1变截面梁的输入主菜单中选择模型材料和截面特性截面添加变截面，如图2所示：图2变截面注：模型中牛腿以及门式刚架梁为变截面。2主菜单选择风荷载的输入对于钢结构厂房，风荷载的输入方法有以下3种：一：人工计算出来，然后分配到梁或者节点上。二：建立虚面，然后对其施加压力荷载来替代风荷载。三：主菜单选择荷载风荷载，这种风荷载施加主要考虑层概念清晰的项目1）本模型采用第一种方法，如图3所示：图3风荷载输入注：虚面是指厚度比较薄以及弹性模量很小的面，仅仅是为了导荷载。392）主菜单选择荷载风荷载：自动风荷载施加图4风荷载输入（1）地形效应：当建筑物、其他场地条件和结构位置满足特定条件（具体见ASCE/SEI7-1026.8.1节）时，需考虑在任意暴露类别下，风经过整体地形上有急剧变化的孤山、山脉和悬崖时的风速增大计算设计风荷载时，用地形系数Kzt来考虑风速增大效应。Kzt由按下式确定：KZ=(1+K1K2K3)²表1地形系数暴露类别C的地形乘数H/LhK1乘数x/LhK2乘数z/LhK3乘数2-D山脊2-D悬崖3-D对称小山2-D悬崖所有其他情况2-D山脊2-D悬崖3-D对称小山0.200.290.170.210.001.001.000.001.001.001.000.250.360.210.260.500.880.670.100.740.780.670.300.430.260.321.000.750.330.200.550.610.450.350.510.300.371.500.630.000.300.410.470.300.400.580.340.422.000.500.000.400.300.370.200.450.650.380.472.500.380.000.500.220.290.140.500.720.430.533.000.250.000.600.170.220.093.500.130.000.700.120.170.064.000.000.000.800.090.140.040.900.070.110.031.000.050.080.021.500.010.020.002.000.000.000.00（2）风向系数Kd：表2风向系数结构类型风向系数Kd*建筑物主要抗风体系构架及围护结构0.850.85拱形屋面0.85烟囱、水箱和相似结构方形六边形圆形0.900.950.95独立实心墙和独立实心及固定式标牌0.85开敞式标牌和格构式框架0.85塔架三角形、方形、矩形所有其他截面0.850.9541(3)刚性结构和柔性结构建筑和其它结构、柔性：细长建筑和其他基本固有频率小于1Hz的结构。（4）阵风影响系数阵风影响系数考虑了结构在湍流风作用下产生的顺风向荷载响应。同时也考虑了柔性建筑物和其他结构顺风向的动力放大荷载响应。没有考虑横向风作用、漩涡脱落、由于驰振或颤振引起的失稳以及动力扭矩响应。为了简化，刚性的建筑或其他结构的阵风影响系数允许取为0.85。（5）风荷载偏心情况一情况三情况二情况四图5风荷载考虑偏心注：PWXPWY：分别为作用于迎风面x、y主轴方向的设计风压。PLXPLY：分别为作用于背风面x、y主轴方向的设计风压。eeXeY：分别为结构x、y主轴方向的偏心距。MT:作用于建筑物纵轴方向的单位高度的扭矩。3反应谱荷载图6反应谱函数工业厂房分析设计1(1)建筑用途分类，风险类别，重要度系数根据建筑的规模和层数，在地震发生后，建筑物在地震恢复的情况，来区分建筑用途分类。建筑用途分类为I，II，III，IV四种，根据建筑用途分类来决定重要性系数。建筑用途I类或者II类时，重要性系数为1.0；建筑用途III类时，重要性系数为1.25；建筑用途IV类时，重要性系数为1.5。表3根据建筑用途分类考虑的重要性系数建筑用途分类(OccupancyCategory)和风险类别分类（RiskCategory）重要性系数(ImportanceFactor)IorII1.00III1.25IV1.50注：从IBC2006开始，不在使用IBC2003抗震等级说法。在IBC2009(ASCE7-05)中使用建筑用途分类的说法，但在IBC2012(ASCE7-10)中使用风险类别(2)场地类别(SiteClass)表4场地类别分类场地类别场地类别分类A岩石B普通岩石C密实的砂土或者岩石D中密的砂土E普通砂土F淤泥质土，松散的细、粉砂，新近沉积的粘性土工业厂房分析设计2(3)地图分布的最大反应谱加速度规范中给出地震地面运动最大加速度等值线图分为短周期最大反应谱加速度Ss和1秒周期最大反应谱加速度S1两种。根据规范，查出相应的短周期和1s周期的加速度值（Ss和S1）。规范中短周期最大反应谱加速度Ss为0.25,0.5，0.75,1.0，1.25五种；1秒周期最大反应谱加速度S1分为0.1,0.2，0.3,0.4，0.5。(4)场地系数考虑不同的场地分类，利用场地系数Fa、Fv对该值进行修正，Fa、Fv的关取值见表5和表6；表5短周期的场地系数Fa(Sitecoefficientsatshortperiods)表6短1秒的场地系数Fv(Sitecoefficientsat1secondperiods)工业厂房分析设计3(5)最大地震反应谱加速度系数反应地震效果的短周期和1秒周期的最大地震反应谱加速度系数的算法如下：短周期最大地震反应谱加速度系数：SMS=FaxSs1秒周期最大地震反应谱加速度系数：SM1=FvxS1(6)设计反应谱加速度(DesignSpectralResponseAccelerationParameters)短周期和1秒周期的设计反应谱加速度的算法如下：短周期最大地震反应谱加速度系数：SDS=2/3SMS1秒周期最大地震反应谱加速度系数：SD1=2/3SM1（注：美国“最大考虑地震”Ss的50年超越概率为2%，地震重现期为2475年，在设计时，“最大考虑地震”地面运动加速度乘以2/3，折减至“设计地震”水平，其地震水平对应的50年超越概率为5%～10%。）(7)设计反应谱加速度(DesignSpectralResponseAccelerationParameters)当周期TT0时，Sa=SDS（0.4+0.6T/T0）当周期T0≤T≤TS时，Sa=SDS(加速度一定区间)当周期TS≤T≤TL时,Sa=SD1/T（速度一定区间）当周期TTL时,Sa=SD1TL/T2式中：T：建筑物的固有周期T0=0.2SD1/SDSTS=SD1/SDSTL:长周期转换周期(LongPeriodTransitionPeriod)规范的地图根据相关的区域有相应的值工业厂房分析设计4图7定义移动荷载规范(8)设计反应谱加速度按建筑用途分类和设计地震动参数（SDS或SD1），确定建筑物的抗震设防类别，分为A、B、C、D、E、F，共6类，分类标准参见表7和表8。表7短周期反应谱加速度的设防类别SDS值建筑用途分类(OccupancyCategory)和风险类别分类（RiskCategory）I，II，III，IVSDS0.167gAA0.167gSDS≤0.33gBC0.33gSDS≤0.50gCD0.50g≤SDSDDS10.75gEF工业厂房分析设计5表81秒周期反应谱加速度的设防类别SD1值建筑用途分类(OccupancyCategory)和风险类别分类（RiskCategory）I，II，III，IVSD10.067gAA0.067gSD1≤0.133gBC0.133gSD1≤0.20gCD0.20g≤SD1DDS10.75gEF(9)结构反应调整系数ASCE/SEI7-10中主要与钢结构有关的C类结构体系的结构反应调整系数R。R较高意味着结构延性要求较高，相应的设计地震作用的折减也较多。表9C类结构体系结构的反应调整系数注：ASCE/SEI7-10规定直接按照设计地震条件（与我国“中震”水准相当）计算地震作用，ASCE/SEI7-10水平地震作用的计算结果乘以“1/2.8”的系数，以保证地震作用相当于在我国规范的“小震”设计。工业厂房分析设计64吊车荷载的输入方法以及说明主菜单选择荷载移动荷载数据移动荷载规范，如图8所示图8定义移动荷载规范图9定义车道线注：布置车道时，点击车道的两点即可。工业厂房分析设计7图9显示的车道线5根据实际工程项目输入吊车荷载。工业厂房分析设