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带吊车单层轻型门式刚架结构抗震性能有限元研究

作　者: 魏弦
导　师: 陈向荣
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 门式刚架循环荷载抗震性能吊车有限元研究
分类号: TU392.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年来，轻型门式刚架在我国得到广泛的应用。国内对于该类结构在抗震方面性能方面的研究主要集中在无吊车的轻型门式刚架，对于带吊车门式刚架的研究相对较少，且新修订的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）仍然未对轻型门式刚架的抗震性能做出明确规定，因此有必要对带吊车轻型门式刚架结构的抗震性能进行深入研究。本文首先对文献中的试验试件进行了有限元数值模拟，通过有限元分析结果与试验结果在循环荷载作用下试件的破坏模式、荷载-位移曲线、骨架曲线、承载力、位移值等方面的对比，验证了本文有限元建模方法的正确性。然后在此基础上参考图集《门式刚架轻型房屋钢结构（有吊车）》（04SG518-3）中的有吊车门式刚架结构设计了3个系列8个试件来进行参数分析。分析结果表明：本文研究的结构在水平循环荷载作用下的破坏模式为梁柱节点附近和梁梁节点附近的刚架梁发生局部屈曲而破坏，符合抗震规范要求的“强柱弱梁，强节点弱构件”的抗震规定；这种结构的塑性变形及耗能能力比较差；除吊车吨位外，梁腹板厚度以及梁翼缘宽厚比对结构承载能力影响较大，其中梁腹板厚度影响最明显；上述参数对门式刚架的抗侧刚度、延性以及耗能影响不大；为保证结构的承载力，需要严格控制梁翼缘宽厚比，即满足弹性不屈曲的要求；梁腹板的高厚比不宜过大。综上所述，本文通过对有吊车门式刚架进行循环荷载作用下受力性能的有限元研究，得到了一些有益的结论，可为门式刚架抗震设计提供参考建议。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-16
  1.1 本文问题的提出  8
  1.2 轻型门式刚架结构相关课题在国内外的研究现状  8-15
    1.2.1 门式刚架节点研究现状  8-11
    1.2.2 门式刚架构件研究现状  11
    1.2.3 门式刚架结构研究现状  11-15
  1.3 本文主要研究工作  15-16
2 ANSYS 有限元建模试验验证  16-33
  2.1 试验概况  16-20
    2.1.1 试验介绍  16-18
    2.1.2 试验布置简图及加载制度  18-19
    2.1.3 试验破坏现象  19-20
  2.2 有限元建模方法的试验验证  20-33
    2.2.1 有限元分析软件的选取  20
    2.2.2 建立几何模型  20-21
    2.2.3 材料的本构关系及计算模型参数  21-22
    2.2.4 单元类型的选择及网格划分  22-26
    2.2.5 定义边界条件  26
    2.2.6 加载制度  26-27
    2.2.7 求解设定  27-28
    2.2.8 建模方法有效性的验证  28-33
3 带吊车轻型门式刚架滞回性能有限元分析及抗震性能评估  33-60
  3.1 有吊车门式刚架结构试件的设计  33-38
    3.1.1 基本试件 BASE 的选取  33-34
    3.1.2 参数试件  34-35
    3.1.3 材料参数的选取  35-36
    3.1.4 单元类型的选择及网格划分  36
    3.1.5 边界条件  36-37
    3.1.6 加载制度  37-38
    3.1.7 求解设定  38
  3.2 循环荷载作用下试件的参数分析  38-54
    3.2.1 破坏模式  38-46
    3.2.2 荷载-位移曲线  46-48
    3.2.3 骨架曲线对比分析  48-51
    3.2.4 割线刚度变化规律  51-53
    3.2.5 延性及耗能分析  53-54
  3.3 ANSYS 有限元分析结果与底部剪力法计算结果对比  54-56
    3.3.1 模型结构重力荷载代表值计算  55
    3.3.2 结构基本自振周期的计算  55-56
    3.3.3 门式刚架水平地震作用标准值计算  56
  3.4 刚架水平位移与《门规》中规定的位移限值比较  56-57
  3.5 本章小结  57-60
4 结论及展望  60-62
  4.1 结论  60-61
  4.2 展望  61-62
致谢  62-64
参考文献  64-68
攻读硕士学位期间论文发表情况  68

带吊车单层轻型门式刚架结构抗震性能有限元研究

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