带腹板开洞钢梁及组合梁的受力分析

论文摘要

H型钢钢梁及组合梁腹板开洞后其受力性能发生了改变,目前国内已有文献大部分集中于研究开孔梁的强度性能,但其变形性能却很少引起人们的重视。理论与实验研究表明,H型钢钢梁和组合梁的腹板开洞后,会导致洞口处顶部和底部的T型截面上产生局部弯矩（也叫次弯矩）,在荷载作用下,洞口外的附近区域有明显的剪切变形,平截面假定不再成立,虽然洞口上方和下方的截面各自仍为平截面,但这两个局部的平截面有相互错动,不能在全截面内形成一个平截面,这就使得洞口区域内外的一段长度内不能采用传统梁理论的方法来计算挠度,我国的《钢结构设计规范》（GB50017-2003）也没有给出H型钢钢梁和组合梁腹板开洞后挠曲变形的计算方法。本文在孔洞变形的刚性臂模型假设基础之上,对腹板同心开洞的H型钢简支钢梁在跨中集中力荷载作用下的弹性挠曲变形问题进行了分析和研究,提出了一个简单、合理的计算方法。并且对带洞梁洞口随高宽变化及位置变化与不带洞梁在相同荷载作用下挠度曲线进行了对比。并且本文利用有限元软件对腹板开各种形状洞口的钢梁和组合梁进行了弹性挠曲分析及极限承载力的计算,给出了腹板开各种洞口后钢梁和组合梁的挠曲变形图形和应力应变图形,将桁架传力模型引入到钢梁和组合梁中,对腹板圆形、方形及菱形洞口对钢梁和组合梁变形和受力的不同影响做出了合理的分析和解释。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 组合梁发展简史和研究概况
• 1.3. 带腹板开洞钢梁研究现状
• 1.4 带腹板开洞组合梁研究现状
• 1.5 本文的主要研究内容与研究方法
• 第二章 带腹板开洞钢梁弹性挠度的计算方法
• 2.1 开洞钢梁研究背景
• 2.2 计算模型
• 2.3 腹板同心开洞钢梁弹性挠曲变形分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 有限元分析
• 3.1 有限元分析目的
• 3.2 有限元方法概述
• 3.3 带腹板开洞钢梁模型的建立
• 3.3.1 单元类型
• 3.3.2 开矩形洞钢梁挠度的有限元计算
• 3.4 解析解与有限元计算结果对比
• 3.5 洞口参数分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 带腹板开洞钢梁竖向弹性变形及承载力的有限元分析
• 4.1 简述
• 4.2 各种洞口形状钢梁的几何模型
• 4.3 各种形状洞口钢梁的有限元模型及有限元分析
• 4.3.1 开圆形洞口钢梁
• 4.3.2 开方形洞口钢梁
• 4.3.3 菱形洞口钢梁
• 4.3.4 不带洞钢梁
• 4.4 各种洞口钢梁挠曲变形对比与分析
• 4.5 钢梁的桁架模型
• 4.5.1 桁架模型的引入
• 4.5.2 钢梁的桁架模型
• 4.6 带腹板开洞钢梁的塑性承载力的有限元分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 带腹板开洞组合梁弹性挠度及承载力的有限元分析
• 5.1 不带洞组合梁
• 5.2 带圆形洞口组合梁
• 5.3 方形洞口组合梁
• 5.4 菱形洞口组合梁
• 5.5 带腹板开洞组合梁性挠曲变形对比与分析
• 5.6 组合梁的桁架模型
• 5.7 抗剪连接件对腹板开洞组合梁的弹性挠曲影响
• 5.8 带腹板开洞组合梁极限承载力的有限元分析
• 5.9 本章小结
• 第六章 结论及展望
• 6.1 本文的主要成果
• 6.2 有待完善的工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文