轻钢门式刚架在风荷载作用下的屈曲性能研究

论文摘要

自从轻钢结构从国外引进后在我国得到了蓬勃的发展,而冷弯薄壁型钢作为轻钢结构的重要部分在轻钢门式刚架结构中得到大量应用,它在各种荷载作用下特别是风荷载作用下的屈曲通常是结构设计的控制条件。国外对冷弯薄壁轻钢门式刚架开展了一些理论和试验研究,国内对这方面研究甚少,特别是对冷弯薄壁型钢门式刚架在风荷载作用下的屈曲性能研究未发现相关研究报道。针对这种情况,本文对冷弯薄壁轻钢门式刚架在风荷载作用下的屈曲性能进行了较为深入的研究。本文的主要工作：(1)采用有限元分析软件ANSYS来建立冷弯薄壁型钢门式刚架精细的数值分析模型,并进行网格收敛性分析。(2)对单榀冷弯薄壁轻钢门式刚架结构在风荷载以及竖向荷载与风荷载共同作用下受力及屈曲行为进行研究,进行线性分枝分析和非线性分枝分析,包括几何线性分析、几何非线性分析、几何材料双重非线性分枝分析,并将线性分析结果与非线性分析结果进行比较。(3)根据建立的数值分析模型,对影响冷弯薄壁型钢门式刚架稳定的一些因素进行了研究。探讨了腹板高厚比、翼缘宽厚比、高跨比、斜梁坡度、梁柱线刚度比以及缺陷形状和缺陷大小等因素对稳定极限承载力的影响,提出一些有意义的结论,工程设计提供了的参考依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 冷弯薄壁型钢门式刚架的的研究现状
• 1.2.1 冷弯薄壁型钢门式刚架试验研究的研究现状
• 1.2.2 冷弯薄壁型钢板件试验研究及有限元模拟
• 1.2.3 冷弯薄壁型钢门式刚架节点有限元模拟
• 1.2.4 冷弯薄壁型钢门式刚架有限元模拟
• 1.2.5 风荷载作用下的门式刚架研究
• 1.3 冷弯薄壁型钢构件屈曲研究的现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 风荷载对轻钢结构的作用
• 2.1 风灾对轻钢结构影响
• 2.2 风荷载对结构的作用
• 2.2.1 风荷载计算公式的比较
• 2.2.2 基本风压的取值
• 2.2.3 风荷载体型系数取值
• 2.3 三个国家荷载规范对门式刚架影响的比较
• 2.4 本章小结
• 第三章 冷弯薄壁型钢门式刚架屈曲分析计算模型
• 3.1 前言
• 3.2 轻型门式刚架有限元模型的建立
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 几何模型的建立
• 3.2.3 材料本构关系的建立
• 3.2.4 钢材屈服强化准则
• 3.2.5 边界条件及荷载
• 3.3 非线性有限元方程的解法
• 3.3.1 牛顿-莱布逊法（N-R法）
• 3.3.2 修正的N-R法
• 3.3.3 弧长法理论基础
• 3.3.4 三种非线性有限元方法解法的比较
• 3.4 收敛准则
• 3.5 本章小结
• 第四章 单榀冷弯薄壁型钢门式刚架在风荷载作用下的屈曲
• 4.1 前言
• 4.2 计算模型
• 4.2.1 由风荷载荷载引起的门式刚架屈曲分析
• 4.2.2 由风荷载+竖向荷载引起的门式刚架屈曲分析
• 4.3 风荷载作用下翼缘宽厚比的屈曲分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 单榀门式刚架在风荷载作用下的参数分析
• 5.1 引言
• 5.2 高跨比
• 5.3 腹板高厚比
• 5.3.1 腹板高度
• 5.3.2 腹板厚度
• 5.4 翼缘宽厚比
• 5.4.1 翼缘宽度
• 5.4.2 翼缘厚度
• 5.5 斜梁坡度
• 5.6 初始几何缺陷
• 5.7 结论
• 第六章 结论与展望
• 一、主要结论
• 二、研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介