冰雪灾害下轻钢结构破坏机理分析及分灾措施

论文摘要

在近年来发生频率较高的冰雪灾害下轻型钢结构暴露出了很多危及结构安全的问题,有的已导致了严重的倒塌事故,给社会的生命财产造成了重大损失。因而,对这类结构的抗灾研究具有重要的工程实用价值。本文提出了一种基于分灾思想的方法来解决上述轻钢结构承载力储备不足的问题,此方法既能满足整体稳定的要求,又能节约钢材,使结构在百年不遇的特大荷载作用下破坏最小。本文以冰雪灾害下破坏的轻钢厂房为模型,利用有限元软件ANSYS对其在不同工况下的承载力进行验算,同时考虑雪荷载的不均匀分布与覆冰荷载两种实际情况,总结结构的内力变化规律与破坏原因。并通过数值模拟评价得出结论,结构在接近屈曲时通过控制分灾元件对其卸载以消耗能量,可以使结构延长寿命,最大程度的控制灾害破坏程度,经济效益显著,对于将来的工程实践具有参考和指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.1.1 问题提出
• 1.1.2 冰雪灾害
• 1.1.3 轻钢结构的类型与特点
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 轻钢结构稳定性研究现状
• 1.2.2 冰雪荷载研究现状
• 1.2.3 结构分灾设计研究现状
• 1.3 本课题的实用价值和理论意义
• 1.4 本文的研究内容与方法
• 2 稳定性基本理论及非线性有限元方法
• 2.1 稳定性基本理论
• 2.1.1 轴压构件稳定问题
• 2.1.2 受弯构件稳定问题
• 2.2 非线性有限元方法
• 2.2.1 材料非线性问题
• 2.2.2 几何非线性问题
• 3 冰雪灾害下轻钢结构破坏原因分析及设计构造措施
• 3.1 引言
• 3.2 雪荷载
• 3.3 屋面荷载设计
• 3.4 冰雪灾害下轻钢结构破坏原因分析
• 3.5 设计与构造措施
• 3.5.1 事故预防
• 3.5.2 构造措施
• 3.5.3 设计措施
• 3.5.4 加固措施
• 3.6 小结
• 4 冰雪灾害下轻钢结构稳定性分析
• 4.1 引言
• 4.2 工程实例
• 4.2.1 工程概况
• 4.2.2 模型建立
• 4.2.3 数值模拟结果分析
• 4.3 本章小结
• 5 基于分灾思想的结构抗冰雪设计方案探索
• 5.1 引言
• 5.2 结构分灾设计
• 5.3 分灾控制装置探索与评价
• 5.3.1 单跨轻钢结构分灾控制
• 5.3.2 双跨轻钢结构分灾控制
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 6.1 本文主要结论
• 6.2 今后工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 就读研究生期间发表的论文