斜腿刚架平面内整体稳定性能研究

利用ANSYS有限元程序,考虑几何非线性,对梁柱不等截面的斜腿刚架在梁上作用均布荷载的情况下,进行了大量的荷载—位移全过程分析。分析中选取了七种H形截面,考虑了刚架高度与刚架跨度的比值、刚架柱倾斜角度和横梁坡度三个参数。给出了斜腿刚架柱的计算长度系数和刚架相应的失稳模式。     

三角形截面空间格构斜腿刚架平面内整体稳定性能研究

从结构的几何非线性分析着手 ,研究截面为三角形的空间格构式斜腿刚架的平面内整体稳定。通过正交设计的方法 ,对常见尺寸范围的格构式斜腿刚架进行了荷载位移全过程分析 ,得到对承载力及计算长度系数影响最为显著的因素 ,并以此为依据通过大量的参数分析给出了便于工程实际应用的斜腿刚架柱的计算长度系数的表格。     

横梁荷载作用下单层无侧移刚架的稳定承载力

分析刚架稳定性能时,常把横梁上的荷载集中于柱顶,这对单层无侧移刚架可能产生较大误差。为推导出合乎刚架实际性能的实用设计方法,首先进行刚架的弹性稳定分析,明确失稳是渐近极值型的。由于失稳时变形过大,不应用其临界荷载来确定柱的计算长度。其次对刚架水平推力是否需要二阶分析进行探讨,结论是否定的。再次,对弱梁刚架和弱柱刚架两种典型情况进行分析,明确设计规范采用的传统设计方法可以用于这类刚架设计,只是必须考虑水平推力的影响。文中强调了把无侧移刚架分为弱梁刚架和弱柱刚架的必要性,给出刚架类型的判别式和弱梁刚架的易位计算法。     

影响门式刚架平面内稳定性的关键因素

轻钢门式刚架结构在我国低层金属建筑中占据绝对主导地位,得到广泛应用.本文基于屋顶均布荷载作用下,通过采用长度系数法,对门式刚架平面内整体稳定性进行分析.从水平荷载、斜梁坡度比等方面对门式刚架平面内稳定性的影响进行分析,为改进门式刚架平面内稳定性对策研究提供理论基础.     

横梁均布荷载下单层无侧移刚架稳定承载力研究

为考虑横梁荷载下单层无侧移刚架的稳定承载力,首先采用转角位移法对横梁荷载下刚架稳定承载力进行分析,明确柱顶作用集中荷载与横梁作用均布荷载下的刚架稳定承载力相差很大。对横梁均布荷载下无侧移刚架的实用计算方法进行阐述,刚架需区分弱梁与弱柱刚架,前者采用梁柱易位法,后者采用传统的标准法确定柱计算长度系数。比较考虑二阶效应与实用计算方法所得柱计算长度系数,计算结果表明,考虑二阶效应将使柱计算长度系数偏于保守,横梁轴压力宜采用一阶分析。其次,采用有限元软件Abaqus分析两种典型无侧移刚架的屈曲性能,验证实用计算方法的正确性。最后,设计了96组算例对刚架类型的实用判别公式进行分析计算,并与有限元分析结果进行对比,验证了实用判别公式的正确性。     

柱脚铰接形式的大坡度刚架结构柱计算长度系数研究

以柱脚铰接形式的大坡度刚架结构为研究对象,进行了理论公式推导及ANSYS有限元计算分析,提出了该种结构形式柱的顶部支撑刚度计算公式与刚架柱计算长度系数的实用性拟合公式。计算结果表明:斜梁坡度增大对刚架结构柱顶支座的刚度有削弱的作用,大坡度刚架结构柱的柱脚采用铰接形式时,其计算长度系数随斜梁坡度的增大而增大,在实际工程的设计工作中,可参考建议公式或单独采用有限元模拟确定刚架柱计算长度系数以进行结构稳定设计。     

大悬挑变截面梁折线形斜柱钢刚架受力性能试验研究

大悬挑变截面梁折线形斜柱钢刚架,结构型式不规则、受力复杂。为考察其受力性能,评价其安全性,对该结构进行了设计验证和极限承载力的缩尺模型试验研究和有限元分析。试验研究表明：变截面梁折线形斜柱钢刚架在设计荷载作用下均处于弹性状态,在极限承载力试验中,变截面梁与折线形斜柱连接部位最先屈服,2.56倍设计荷载时结构达到极限状态。结合试验结果与有限元计算结果,分析了结构的受力变形特征和内力分布规律,分析表明,有限元计算结果与试验结果吻合良好,试验结果验证了理论分析与原型结构设计的正确性;研究表明,折线形斜柱大悬挑钢刚架结构在保证顶部水平约束的情况下,具有较高的承载能力和足够的安全性。     

楔形变截面单跨门式刚架柱计算长度分析

针对《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECSl02：2002)中刚架柱计算长度系数取值上存在的一些问题——适用范围小(规定限于屋面坡度很小时公式适用)，而且未考虑斜梁内轴力的不利影响；本利用有限元法编程对柱脚铰接及刚接有侧移楔形变截面单跨门式刚架的整体稳定性进行了大量算例分析，提出了实用的确定楔形刚架柱的计算长度系数的方法。     

斜腿刚架平面外整体稳定性参数分析

截面为三角形的空间格构式斜腿刚架的平面外稳定性是设计中必须考虑的问题。本文利用AN SYS有限元程序通过正交设计的方法对格构式斜腿刚架进行了平面外整体稳定承载力参数分析,得到显著影响因素。     

双肢冷弯C形钢门式刚架抗震性能

冷弯C形钢在轻钢结构中应用广泛,采用垫板加高强螺栓的连接方式,拼合形成双轴对称截面,构建了一种组合截面门式刚架结构。对5榀平面刚架试件进行拟静力试验,分析其破坏特征、耗能能力、抗侧承载力等力学性能,探究柱腹板高度及刚架跨度对此类刚架结构抗震性能的影响。研究发现：该类门式刚架结构抗震性能良好,具有较好的耗能能力,抗侧力能力满足规范要求;节点传力可靠,可实现“强节点弱构件”和“强柱弱梁”的抗震设计要求;设计时可根据荷载情况增加柱腹板高度,但对刚架跨度一定要综合考虑梁柱线刚度比的大小,避免出现斜梁约束不足无法有效传力的情况。     

有吊车作用柱脚铰接门式刚架柱的计算长度

有吊车厂房中框架柱轴力和截面都呈阶形变化 ,对柱脚铰接的阶形柱的计算长度规范没有规定。通过对柱脚铰接的阶形柱的弹性屈曲分析 ,得到了框架柱平面内、平面外计算长度系数的表达式和计算表格 ,结果与有限元分析符合得很好。在此基础上 ,对计算长度系数公式进行了简化 ,结果对于工程设计人员进行框架柱的稳定性设计具有重要的指导意义。     

柱脚固接有吊车厂房门式刚架柱的计算长度

有吊车厂房中框架柱轴力和截面都阶型变化 ,对于柱脚固接的阶型柱 ,规范只给出了顶端铰支或固支时的计算长度系数 ,没能考虑梁对柱的约束作用。通过对柱脚固接阶型的弹性屈曲分析 ,得到了框架柱平面内、平面外计算长度系数的表达式和计算表格 ,结果与有限元分析符合较好。在此基础上 ,对计算长度系数公式进行了简化     

变截面门式刚架的平面内弹性稳定计算

对楔形变截面轴压杆在各种边界条件(包括弹性约束)下的稳定性进行了详细研究,提出了简单而精度较高的计算式;对门架有侧移失稳时变截面梁对柱子提供的转动约束进行了分析,提出了高精度的近似计算式,可直接用于计算变截面门式刚架的计算长度或临界荷载.     

计算长度系数的物理意义及对各种钢框架稳定设计方法的评论

本将有侧移失稳的框架柱计算长度系数与结构力学的D值法联系，论证了柱子计算长度系数计算柱子抗侧刚度系数．通过柱子计算长度系数可以较精确地确定整个楼层的抗侧刚度。本计算表明考虑同层各柱的相互支援对框架柱计算长度系数进行修正后，薄弱层柱子的计算长度系数能够得到略偏安全的精度。利用整体分析时各个柱子的计算长度系数存在的关系就可以得到所有其它非薄弱层柱子的计算长度系数，且同样略偏安全。通过例子发现框架层与层相互作用的一个重要性质：层对层的支援，对同一层的每个柱子而言．获得的好处(临界力增加)或贡献出来的刚度(临界荷栽的减小)具有相同的比例。本对当前各种框架稳定性计算方法(传统的线性分析计算长度系数法、线性分析层整体稳定计算法、结构整体稳定计算法和二阶分析法)进行了简单的讨论。     

考虑剪切变形影响的框架结构稳定性

巨型框架结构由于框架梁柱截面的剪切变形较大,在分析巨型结构整体稳定性时,应当同时考虑巨型梁柱的弯曲变形与剪切变形。本文研究了框架梁和框架柱截面的剪切变形对框架结构整体稳定性的影响。分别研究了简单对称框架柱顶作用有相同集中荷载时、简单对称框架柱顶作用有不等集中荷载时、以及不对称框架柱顶作用不等集中荷载时,框架结构的整体稳定性。分析了不对称框架柱剪切变形对框架稳定性的影响及框架发生整体有侧移失稳的内在规律。着重讨论了框架梁截面的剪切变形对框架整体稳定性的影响规律,根据这一规律提出了简化方法以考虑横梁剪切变形的影响。本文提出了计算框架临界荷载的近似计算方法,与有限元法的结果对比,具有很好的精度,近似算法均考虑了框架梁和框架柱截面的剪切变形及弯曲变形。     

冷弯薄壁型钢门式刚架极限承载力影响因素

为研究冷弯薄壁型钢门式刚架极限承载力,提出梁-弹簧单元模拟冷弯薄壁型钢门式刚架节点工作性能和考虑构件初始几何缺陷影响的有限元模拟分析法,研究冷弯薄壁型钢门式刚架在竖向荷载作用下的变形性能及破坏特征。对已有冷弯薄壁型钢门式刚架试验模型进行模拟分析的结果显示,有限元计算结果与试验结果吻合较好。通过改变构件的腹板厚度和翼缘宽度、节点板厚度、刚架梁坡度、柱脚刚度等因素计算刚架极限承载力,计算结果表明,增大前述各个参数值均可以提高冷弯薄壁型钢门式刚架的极限承载力。     

平板柱脚的转动刚度和柱的计算长度

平板柱脚在设计中通常作为铰接支座看待,而实际上却具有相当可观的转动约束作用。已发表的平板柱脚转动刚度的研究,大多结合框架柱的平面内稳定问题,本文则着重分析平板柱脚对轴心受压柱屈曲的约束作用。在细致分析现有试验资料的基础上提出转动刚度的计算公式,进而推出依据刚度系数得出柱计算长度系数的近似公式及利用规范表格查找这一系数的方法。为了进一步简化计算,又提出避开刚度计算直接采用0.75为计算长度系数的论证。最后,还分析了平板柱脚对轻型门式刚架柱平面外屈曲的约束作用,认为可以和平面内稳定一样取计算长度系数0.85。     

楔率对变截面构件稳定临界荷载影响的分析

分析了门式刚架楔形变截面构件的稳定临界荷载 ,给出了稳定临界荷载随楔率的变化规律 ,同时还对门式刚架梁等阶梯形变截面构件的平面稳定问题进行了分析。     

基于APDL进行门式刚架优化设计的程序开发

通过有限元分析软件ANSYS中APDL语言的软件开发功能,开发出单跨变截面门式刚架优化设计程序。该程序可以由用户根据不同的具体工程赋值于门式刚架的主要参数,如跨度、檐口高度、纵向柱距、屋面坡度及荷载等,可在较短时间内实现对于任意单跨变截面门式刚架的截面优化,从而避免重复工作,提高效率。