外海高层钢结构工程设计与施工研究

王程 张超

摘 要：钢结构高层结构与传统的混凝土建筑相比，适合于活荷载占总荷载比例较小的结构，以及软土地基上建造。本文运用有限元软件SAP2000对外海超高层钢结构进行分析研究，并对施工中存在的经验教训进行总结，为类似工程提供很好借鉴。

关键词：外海 钢结构 设计

1.工程规模及结构形式

本工程位于某港区作业区口门处防波堤上。主结构为九层框架钢结构，立柱为φ426钢管，钢梁为H钢，柱撑水撑为φ127，部分楼层底板为复合楼板结构：楼承板上加设混凝土面层，框架顶设维修平台，架设附属结构设施，屋顶架设15m钢结构轻型塔。本工程离岸最近距离约为1公里，需要水上运输，自行发电，本工程计划工期150天。

2.设计分析研究

本文采用有限元軟件SAP2000对外海高层钢结构进行整体建模分析，分析此结构体系的振型和周期等结构固有特性。高层结构的振型尤其是高阶振型对体系的模态及地震响应影响较大，本文采用反应谱法分析结构地震作用下的内力和变形，通过分析结构体系的顶层位移、层间位移、层间位移角的变化情况，对外海高层钢结构进行研究。

反应谱法是地面加速度一定的情况下，结构运动在不同周期下的最大相应曲线（加速度Sa，速度Sv，位移Sd）。复杂的结构简化为单自由度结构体系，通过振型叠加法，将原有结构由多自由度体系转化为多个单自由度体系。

反应谱理论有以下特征：一是位移反应谱与速度位移谱类似；二是加速度反应谱的数值在周期短时接近地面最大加速度，周期长时接近零；……