格构轻钢刚架梁试验研究与有限元分析

论文摘要

格构轻钢结构是一种新的结构体系,由刚架密布的承重墙和楼面梁组成,刚架由上下弦热镀锌方(矩)型管和标准连接件通过自攻螺钉连接而成。标准连接件分为两种：宽度70mm的称为“小撑”；宽度为109mm的称为“中撑”。本文分别以两种“撑”组成的刚架梁为研究对象,对两种类刚架梁进行破坏性试验和有限元分析,具体工作如下：对制作刚架梁的S350冷轧钢板进行拉伸实验,得到钢材在0.8,1.0,1.2,1.5mm厚度下的各项力学参数,为了解钢材性能及有限元分析提供方便。对典型长度、不同钢管厚度及不同标准连接件的刚架梁进行一系列承载力试验,得到刚架梁的极限承载力、破坏模态及位移应变变化规律,从而总结出刚架梁荷载—位移曲线和荷载—应变曲线。对所有试验刚架梁进行有限元分析,得出刚架梁力学性能的有限元计算结果。把刚架梁的试验数据与有限元分析进行对比,从而验证了有限元建模方法的正确性。通过有限元分析,比较由“撑”组成的刚架梁和由“V”型连接件组成的桁架梁,得到不同情形下两种楼面梁的差别。本文的研究成果为格构轻钢刚架梁的设计提供了方便和依据,也为格构轻钢房屋的推广应用打下了基础。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 格构轻钢结构
• 1.1.1 格构轻钢介绍
• 1.1.2 格构轻钢结构的发展
• 1.2 格构轻钢的研究状况
• 1.3 刚架梁的介绍
• 1.4 本文研究的工作
• 第2章 刚架梁试验
• 2.1 刚架梁材性实验
• 2.1.1 试验目的
• 2.1.2 试件的类型和试验仪器
• 2.1.3 试验过程
• 2.1.4 试验数据和结果
• 2.2 刚架梁极限承载力试验
• 2.2.1 试验的目的
• 2.2.2 刚架梁试验构件和编号
• 2.2.3 试验加载和侧向支撑
• 2.2.4 试验测试方法
• 2.2.5 试验设备
• 2.2.6 刚架梁承载力试验步骤
• 2.2.7 试验结果
• 第3章 刚架梁有限元建模方法
• 3.1 ABAQUS有限元软件介绍
• 3.2 有限元模型的尺寸和单位系统
• 3.3 有限元模型的本构模型
• 3.4 有限元模型的边界条件及荷载加载
• 3.4.1 边界条件
• 3.4.2 荷载加载
• 3.5 单元和网格
• 3.6 分析与计算
• 3.6.1 分析方法
• 3.6.2 计算分析
• 第4章 刚架梁试验承载力和有限元分析结果比较
• 4.1 刚架梁的破坏模态比较
• 4.2 刚架梁的抗弯承载力和最大挠度比较
• 4.3 刚架梁荷载—位移曲线比较
• 4.4 刚架梁荷载—应变曲线比较
• 4.4.1 荷载—跨中上部应变比较
• 4.4.2 荷载—跨中下部应变比较
• 第5章 刚架梁和Ⅴ型连接件桁架梁分析结果比较
• 5.1 Ⅴ型连接件桁架梁介绍和对比的意义
• 5.2 Ⅴ型件桁架梁尺寸
• 5.3 两种梁的破坏模态比较
• 5.4 刚架梁的抗弯承载力和最大挠度比较
• 5.5 荷载—位移曲线比较
• 5.6 荷载—应变曲线比较
• 5.6.1 荷载—跨中上部应变比较
• 5.6.2 荷载—跨中下部应变比较
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢