学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

冷弯薄壁型钢结构屋架受力性能及设计方法研究

作　者: 李丽
导　师: 周绪红
学　校: 长安大学
专　业: 结构工程
关键词: 冷弯薄壁型钢桁架承载能力试验研究半刚性节点计算长度 CDC法设计方法
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 57次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本文在查阅相关文献的基础上,采用试验和非线性有限元分析两种方法,对低层冷弯薄壁型钢结构屋架的受力性能以及设计方法进行了研究。文中对两种不同布置形式的屋架进行了试验研究,详细介绍了试验装置、试验方法、试件的破坏过程以及对试验数据的分析处理。通过分析发现,桁架的破坏主要是支座处的破坏,杆件并未发生屈曲,说明桁架的破坏不是强度破坏,而是节点连接起控制作用。有限元分析部分对两个试件进行了模拟,同时考虑了材料非线性和几何非线性问题。采用塑性壳单元模拟桁架的弦杆和腹杆,桁架的弦杆与腹杆的自攻螺钉连接处采用耦合的方法处理,方程组求解方法由ANSYS程序自动选择。有限元分析结果与试验值吻合良好,从而证明了有限元分析方法的正确性和可行性。在此基础上,对钢材强度、截面形式,以及钢材厚度等影响桁架承载力的因素进行了参数分析,结果表明:钢材强度、截面形式,以及钢材厚度对桁架承载力都有较大的影响。本文通过柱挠度曲线法(CDC法)的计算,分析节点连接半刚性对冷弯薄壁C形钢桁架压杆计算长度的影响。通过计算分析可知,冷弯薄壁C型钢桁架压杆半刚性连接的计算长度与节点转动刚度、构件自身刚度及有效截面有关。计算了不同M ?θ曲线时柱子曲线的变化,通过对柱子曲线的对比分析,给出冷弯薄壁型钢受压杆件在平面内计算长度系数μ的建议取值。对于受压弦杆建议其计算长度系数μ= 1.0,对于受压腹杆建议计算长度系数μ= 0.9,对于端斜腹杆和端腹杆,建议其计算长度系数μ= 1.0。最后,结合已有的理论研究成果,参考国外相关的科研成果和国内结构设计方面的规范(程),对屋架进行了设计。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-19
  1.1 引言  9-10
  1.2 冷弯薄壁型钢结构屋架的研究概况  10-17
    1.2.1 国外研究概况  10-16
    1.2.2 国内研究概况  16-17
  1.3 本文研究的内容  17-19
    1.3.1 之前研究存在的问题  17
    1.3.2 本文研究的主要内容  17-19
第二章冷弯薄壁型钢结构半刚性连接节点桁架的试验研究  19-29
  2.1 引言  19
  2.2 试验目的  19
  2.3 试件的设计与材性  19-21
    2.3.1 试件的设计  19-20
    2.3.2 试件的材料特性  20-21
  2.4 试验装置与仪表布置  21-23
    2.4.1 试验装置  21-22
    2.4.2 仪表布置及应变片布置  22-23
  2.5 试验加载制度及试验过程  23-25
    2.5.1 加载制度  23
    2.5.2 试验过程及破坏特征  23-25
  2.6 试验结果与数据分析  25-28
    2.6.1 R-1 试验结果及数据分析  25-27
    2.6.2 R-2 试验结果及数据分析  27-28
  2.7 小结  28-29
第三章冷弯薄壁型钢屋架承载力的有限元数值分析  29-47
  3.1 引言  29
  3.2 有限元分析建模  29-36
    3.2.1 构件单元类型的选取  29-30
    3.2.2 构件单元刚度矩阵的建立  30-34
    3.2.3 材料的非线性本构关系  34-35
    3.2.4 几何非线性  35-36
  3.3 平行弦桁架的有限元模型建立  36-38
    3.3.1 平行弦桁架的有限元模型  36
    3.3.2 平行弦桁架的位移约束及荷载的施加  36-38
  3.4 求解及结果后处理  38
    3.4.1 求解设定  38
    3.4.2 结果后处理  38
  3.5 平行弦桁架的有限元分析  38-41
    3.5.1 R-1 有限元分析与试验结果对比分析  38-40
    3.5.2 R-2 有限元分析与试验结果对比分析  40-41
  3.6 平行弦桁架承载力参数分析  41-45
    3.6.1 杆件厚度对桁架承载力的影响  41-42
    3.6.2 杆件截面尺寸对桁架承载力的影响  42-44
    3.6.3 钢材级别对桁架承载力的影响  44-45
  3.7 小结  45-47
第四章节点半刚性对冷弯薄壁钢桁架压杆计算长度的影响  47-62
  4.1 引言  47
  4.2 轴心受压杆件的计算长度系数  47-49
  4.3 屋架杆件计算长度的研究概况  49-51
    4.3.1 受压弦杆在桁架平面内的计算长度  49-50
    4.3.2 受压腹杆在桁架平面内的计算长度  50-51
    4.3.3 国外规范对于计算长度系数的研究  51
  4.4 自攻螺钉连接的冷弯薄壁型钢节点的特性  51-53
  4.5 节点半刚性对冷弯薄壁钢桁架压杆计算长度的影响  53-61
    4.5.1 计算模型的建立  53
    4.5.2 考虑连接半刚性后柱挠度曲线法(CDC 法)的应用  53-56
    4.5.3 节点半刚性对压杆计算长度的影响  56-61
  4.6 小结  61-62
第五章冷弯薄壁型钢屋架设计方法研究  62-79
  5.1 引言  62
  5.2 屋架设计方法  62-65
    5.2.1 规范的设计方法  62-63
    5.2.2 冷弯薄壁型钢受压杆件的屈曲后承载力与有效宽度设计方法  63-64
    5.2.3 冷弯薄壁型钢轴心受压、拉弯和压弯构件的设计特点  64-65
  5.3 国外屋架的设计  65-71
    5.3.1 设计前提  65
    5.3.2 下弦的设计  65-67
    5.3.3 上弦的设计  67-68
    5.3.4 节点设计  68-71
  5.4 三角形屋架的设计  71-77
    5.4.1 荷载计算  71-72
    5.4.2 屋架设计  72-74
    5.4.3 屋架验算  74-76
    5.4.4 屋盖的构造  76-77
  5.5 小结  77-79
结论与建议  79-81
  本文研究的主要成果  79-80
  建议  80-81
参考文献  81-85
附录  85-87
攻读硕士学位期间参与科研和获奖情况  87-88
致谢  88

冷弯薄壁型钢结构屋架受力性能及设计方法研究

内容摘要

全文目录

相似论文