林利民 陈 雯 张振兴

(1.中国联合工程公司，浙江 杭州 310022;2.浙江省水利水电勘测设计院，浙江 杭州 310002)

1 工程概况

杭州科技馆建筑面积33 656 m2，主体结构采用钢框架结构体系，大空间布局，1层层高9 m，2，3层层高8 m，4层层高6 m，效果图见图1。1层以上外围采用转化梁或悬挑牛腿实现梁托柱，钢柱采用外斜钢柱，增加内部空间，外斜钢柱挑梁托柱形式。

图1 杭州科技馆效果图

2 计算模型和参数确定

2.1 节点选取和模型建立

根据结构特点和施工工艺，选取结构的典型节点，选取挑梁托柱连接节点类型，见图2。依据工程经验和设计要求，节点分析采用弹性分析，建筑结构材料采用Q345，假定材料为各向同性，弹性模量 E=2.06 ×105MPa，泊松比 v=0.3。

节点分析采用大型通用软件ANSYS，在模型中选择SOLID185实体单元［1］，此单元为8节点三维实体结构单元，每个节点有三个自由度(Ux，Uy，Uz)。为了使有限单元划分规则，提高计算速度和精确度，将实体模型拆分成若干个六面体的组合结构，采用映射网格划分，有限元模型如图3所示，总共有6 580个单元。

图2 挑梁拖柱连接节点

图3 节点整体有限元模型

2.2 计算分析

根据设计要求和结构受力特点，在不同施工阶段，数值分析悬挑构件承受的荷载，主要分五个荷载工况施加。节点分析分五个阶段进行加载:

第一阶段为结构第一层施工完成后承受的荷载;

第二阶段为结构第二层施工完成后承受的荷载;

第三阶段为结构第三层施工完成后承受的荷载;

第四阶段为结构第四层施工完成后承受的荷载;