新型钢结构微波塔设计理论的研究与应用

论文摘要

本文提出的新型钢结构微波塔结构是横截面为三角形，角柱采用冷弯60°单角钢，而其余杆件均采用冷弯单角钢构件的塔架结构。这种塔架结构具有明显的经济意义和工程意义，值得大力推广应用。本文对不同边界条件下冷弯单角钢压杆的稳定和新型钢结构微波塔设计理论与设计方法进行了研究，其主要内容如下：1． 详细论述了用ANSYS程序进行冷弯单角钢压杆非线性屈曲分析的基本原理，并对冷弯单角钢压杆的本构关系、破坏准则和材料单元选取以及参数选取等内容作了详细的阐述。2． 针对塔架结构中的冷弯单角钢压杆的边界约束情况提出了稳定极限承载力理论简化计算模型。3． 在考虑初始偏心和初始弯曲的基础上建立用壳单元来模拟冷弯单角钢压杆的ANSYS有限元模型，进行非线性屈曲分析，证实了ANSYS模拟冷弯单角钢压杆稳定的精确性。4． 将ANSYS计算结果与规范进行比较分析，得出了现行规范有待改进的结论。5． 针对研究结论，提出了简单、方便和实用的冷弯60°等边和卷边等边单角钢轴心压杆稳定计算建议公式以及对单面连接受压冷弯90°单角钢压杆稳定计算建议方法。6． 对新型钢结构微波塔的结构选型、结构设计和设计构造以及地基基础设计等内容进行了研究，提出了一些有用的设计建议。7． 通过工程实例的对比，证实了新型钢结构微波塔的应用具有明显的经济意义和工程意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 国内外研究现状
• 1.1.1 微波塔的国内外研究现状
• 1.1.2 单角钢压杆的国内外研究现状
• 1.2 新型微波塔的提出
• 1.3 本文研究的主要内容
• 1.4 本文采用的分析方法
• 1.4.1 冷弯单角钢压杆的稳定分析
• 1.4.2 新型钢结构微波塔设计理论与设计方法
• 第2章 冷弯单角钢压杆稳定分析的有限元方法
• 2.1 概述
• 2.2 有限元刚度矩阵的推导
• 2.3 冷弯单角钢压杆有限元模型的建立
• 2.3.1 钢材应力-应变关系的简化模型
• 2.3.2 单元选取及其性质
• 2.3.3 冷弯单角钢压杆的ANSYS有限元模型
• 2.4 冷弯单角钢压杆非线性屈曲分析
• 2.4.1 ANSYS的非线性情况
• 2.4.2 ANSYS非线性方程的求解方法
• 2.4.3 边界约束条件、荷载和初始缺陷的施加
• 2.4.4 非线性屈曲荷载值的判定
• 2.4.5 非线性屈曲分析的步骤
• 2.5 本章小结
• 第3章 冷弯单角钢压杆稳定的有限元分析
• 3.1 概述
• 3.2 冷弯单角钢压杆稳定分析模型的建立
• 3.2.1 杆件及相应的理论简化模型
• 3.2.2 模型中考虑的实际缺陷
• 3.2.3 有限元模型的尺寸
• 3.3 ANSYS计算结果
• 3.3.1 轴心受压杆
• 3.3.2 单面连接受压杆
• 3.4 ANSYS计算结果分析比较
• 3.4.1 轴心受压杆
• 3.4.2 单面连接受压杆
• 3.5 冷弯单角钢压杆稳定计算的建议公式与方法
• 3.5.1 冷弯60°单角钢轴心压杆稳定计算的建议公式
• 3.5.2 冷弯90°单角钢单面连接受压杆稳定计算的建议方法
• 3.6 本章小结
• 第4章 新型钢结构微波塔设计理论与设计方法研究
• 4.1 概述
• 4.2 结构选型
• 4.2.1 工艺对结构的要求
• 4.2.2 运输与安装要求
• 4.2.3 制作与标准化要求
• 4.2.4 塔架防腐处理
• 4.3 结构设计
• 4.3.1 塔架的平面选型
• 4.3.2 塔架立面选型
• 4.3.3 腹杆选型
• 4.3.4 工作平台设置
• 4.3.5 爬梯、避雷针及照明灯设计
• 4.4 结构的荷载计算
• 4.4.1 永久荷载的计算
• 4.4.2 塔架风荷载的计算
• 4.4.3 裹冰荷载的计算
• 4.4.4 地震作用的计算和抗震验算
• 4.5 结构的内力计算
• 4.6 构件截面强度、稳定性验算
• 4.6.1 轴心受拉构件
• 4.6.2 轴心受压构件
• 4.7 变形验算
• 4.8 设计构造
• 4.9 地基与基础设计
• 4.10 设计实例
• 4.11 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （攻读学位期间所发表的学术论文目录）