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单层钢结构厂房的设计优化研究

作　者: 何文涛
导　师: 侯兆新
学　校: 中冶集团建筑研究总院
专　业: 结构工程
关键词: 单层钢结构厂房 平面简化设计方法 格构柱 纵向风荷载 托梁(托架) 弹性支座刚度
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


现代工业厂房较传统工业厂房形式发生了很大变化,但它的设计方法多沿用过去传统的简化方法。在简化设计方法中,存在很多不完善的地方,可能有导致结构出现安全隐患的风险。同时,不完善的简化设计方法,容易造成“算不清”而不断加大结构截面的做法,导致厂房结构耗钢量加大。为了避免这种现象的发生,有必要用较精确的计算分析方法,对这些简化计算方法中的欠缺之处进行全面细致的分析,得到更合适简便的设计方法,达到既保证结构安全又经济的目的。本文围绕单层钢结构厂房平面简化设计中存在的三个问题,分别展开进行探讨。首先,当厂房采用格构柱时,会出现设置人孔或者水平荷载作用于格构柱分肢节间的特殊情况。本文对这两种情况对格构柱整体和局部加强设计的影响进行分析研究,提出合适的相关设计方法。第二,厂房的平面设计中普遍未考虑纵向风载对端刚架柱的影响,但事实上,厂房端部的横向平面刚架柱在受到横向风载作用的同时也受到沿山墙方向传来的纵向风载作用,为双向受弯构件。本文研究了设计厂房端部刚架时,如何对刚架平面外风荷载作用加以考虑,并得出平面外弯矩计算公式。第三,采用平面模型计算抽柱刚架时,应将托架或托梁简化为相同刚度的弹性支座来进行计算。本文通过研究分析,得出了计算弹性支座的刚度的方法。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章 绪论  9-22
  1.1 钢结构单层厂房设计中存在的问题  9-10
  1.2 格构柱研究现状  10-18
    1.2.1 格构柱特征及型式  10-11
    1.2.2 格构柱的设计计算  11-18
  1.3 厂房端部横向框架设计现状  18-19
    1.3.1 单层钢结构厂房受力体系  18
    1.3.2 厂房横向平面框架荷载  18-19
  1.4 托梁抽柱厂房的平面简化方法现状  19-20
  1.5 本文的主要研究内容  20-22
第2章 缀条式格构柱的设计研究  22-46
  2.1 格构柱的换算长细比  22-29
    2.1.1 普通格构柱的换算长细比  22-24
    2.1.2 设有人孔格构柱的换算长细比  24-27
    2.1.3 分肢局部受弯格构柱的换算长细比  27-29
  2.2 格构柱人孔的设计计算  29-38
    2.2.1 设有人孔格构柱的受力状态分析  29-31
    2.2.2 横梁截面的选取  31-35
    2.2.3 分肢的加强设计  35-36
    2.2.4 工程实例  36-38
  2.3 分肢局部受弯格构柱的设计  38-43
    2.3.1 分肢局部受弯格构柱的受力状态分析  38-40
    2.3.2 局部受弯分肢的设计计算  40-43
  2.4 小结  43-46
第3章 厂房端部刚架柱的平面外分析  46-69
  3.1 柱间支撑的简化  46-47
  3.2 柱的平面外弯矩  47-60
  3.3 平面外弯矩产生的应力值  60-61
  3.4 实例分析  61-65
    3.4.1 单跨钢结构厂房  61-63
    3.4.2 多跨钢结构厂房  63-64
    3.4.3 平面外风荷载计算公式校核  64-65
  3.5 小结  65-69
第4章 厂房抽柱刚架的平面简化计算  69-86
  4.1 抽柱刚架的平面简化计算模型  69-77
    4.1.1 简支托梁  70-71
    4.1.2 刚接托梁  71-77
    4.1.3 托架  77
  4.2 托梁(托架)对相邻刚架的影响  77-78
    4.2.1 简支托梁(托架)  78
    4.2.2 刚接托梁(托架)  78
  4.3 实例分析  78-84
    4.3.1 空间整体模型计算  80
    4.3.2 平面简化模型计算  80-83
    4.3.3 托梁对相邻刚架的影响  83-84
  4.4 小结  84-86
第5章 结论与展望  86-89
  5.1 结论  86-87
    5.1.1 缀条式格构柱的设计  86
    5.1.2 厂房端部刚架柱平面外分析  86-87
    5.1.3 厂房抽柱刚架的平面简化计算  87
  5.2 展望  87-89
致谢  89-90
参考文献  90-92
个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果  92

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 金属结构 > 钢结构
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