考虑蒙皮效应的冷弯薄壁型钢檩条稳定性分析

轻型门式刚架结构中围护结构具有提高整体结构刚度,参与结构整体受力的作用,即蒙皮效应。目前我国相关规范中对蒙皮参与结构受力的贡献很少考虑,而考虑蒙皮效应的设计将使得结构的受力更加符合实际情况,从而更加经济合理。利用有限元软件ANSYS,通过改变约束条件以考虑屋面板压型钢板的蒙皮效应对冷弯薄壁型钢檩条的稳定性作用;利用控制变量法,研究了蒙皮板厚度对檩条稳定承载力的影响。结果表明:考虑蒙皮的侧向檩条约束能有效增加檩条的稳定性;蒙皮厚度对檩条的屈曲荷载影响可以忽略。但布置拉条后,可使檩条的弯扭屈曲承载力有明显提高。     

冷弯薄壁型钢檩条两种稳定计算模式的比较

讨论国家规范GB50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》“和欧盟规范EC3-1-3对冷弯薄壁型钢檩条承载能力的两种计算模式的差异：拉条和屋面板对檩条抗扭约束刚度及其整体稳定的重要影响,进行檩条畸变屈曲和翘曲应力的计算,评估工程实践中可滑动的卷边咬合式屋面板对檩条的抗扭约束刚度以及拉条的构造等对檩条的工况作用问题。对工程实践具有重要参考价值。     

设置两根拉条的C型冷弯薄壁型钢檩条的弯扭屈曲

拉条被广泛用于增强冷弯薄壁檩条的侧向刚度,现有方法常将其视为檩条的侧向刚性支撑。然而研究表明,拉条连接位置附近檩条腹板的局部变形会显著降低拉条对檩条的侧向支撑作用,因而需采用拉条的有效刚度。为此,对在跨度两个三等分点截面分别设置拉条的C形截面冷弯薄壁檩条的弯扭屈曲进行研究,其中考虑拉条有效刚度的影响。首先,在现有文献的基础上,提出了适用于设置两根拉条的C型檩条的弯扭屈曲总势能;其次,利用总势能编制了有限元程序;然后,提出了设置两根拉条的C型檩条弯扭屈曲临界弯矩的计算式。最后利用ANSYS板壳单元和编制的有限元程序对所提出的总势能以及临界弯矩计算公式进行验证。     

浅谈单层工业厂房屋盖系统

通过檩条、屋架(或屋面梁)、屋盖支撑等主要构件的稳定性、强度、刚度来阐述大跨度单层工业厂房屋盖系统的设计。     

风吸力下跨中设置一根拉条的连续两跨C形檩条的弯扭屈曲

采用开口薄壁杆件理论及考虑腹板局部变形的拉条有效刚度,提出单跨跨中设置拉条的连续两跨C形冷弯薄壁檩条的弯扭屈曲的总势能;经过ANSYS的壳单元分析,从广泛的参数范围考察了檩条的屈曲模态;应用Ritz法得到风吸力作用下连续两跨C形檩条的近似临界荷载计算式,并将其临界弯矩与半跨纯弯简支檩条的临界弯矩进行比较,最终得到临界弯矩系数。     

带滑动片固定座的压型钢板屋面对檩条的扭转约束

压型钢板与檩条采用固定座连接时,屋面板对檩条的扭转约束作用很大,所以不能忽略。通过ANSYS有限元建模,分析杭萧钢构生产的HXY-478压型屋面板与檩条采用固定座连接时,屋面板对檩条的扭转约束刚度,并提出相应的刚度计算公式。为验证有限元对固定座模拟的准确性,通过考虑次翘曲的约束扭转分析,为固定座的扭转刚度提供理论分析模型,并与有限元模型的计算结果进行比较,两者吻合很好。     

拉条在檩条侧向稳定中的作用

通过将檩条受压下翼缘作为压杆,拉条作为规则布置的侧向弹簧支座,分析了使得压杆计算长度等于拉条间距的侧向弹簧支座的门槛刚度,以及刚度达不到门槛值时的临界荷载与弹簧刚度之间的关系。对厚度是1.5³ mm,截面高度是1403 mm,截面高度是140²50 mm的24个规格檩条进行了计算,对拉条刚度是否能够达到门槛刚度进行了判定。结果表明,在檩条截面较薄、拉条位置靠近拉条中心、拉条间距较小时,拉条不能起到檩条稳定性计算的侧向支座的作用,设计中应采取措施。     

轻钢屋面系统中冷弯薄壁型钢檩条承载性能研究现状

开口截面冷弯薄壁型钢檩条是连接轻钢屋面和钢屋架或屋面梁的重要构件,受力及支撑情况复杂。合理考虑轻钢屋面系统提供的侧移和扭转约束是保证其安全性和经济性的关键所在。全面综述了国内外学者针对重力荷载和风吸力作用下3类典型轻钢屋面系统中冷弯薄壁型钢檩条承载性能的研究成果,重点分析了屋面系统扭转刚度量化、拉条的约束作用以及常用试验加载方法等关键问题,为冷弯薄壁型钢檩条精细化设计理论研究和相关规范编制提供参考。     

风吸力下蒙皮支撑Z形檩条临界荷载的简化计算方法

檩条在实际应用中总是受到屋面板对它的侧向支撑和扭转约束作用,即蒙皮支撑作用。工程设计时考虑风吸力下蒙皮对檩条的支撑作用能够有效降低经济成本,但是目前我国有关规范给出的设计算法过于复杂,极大地降低了工程设计效率。引入经典的有限元模型,采用参数分析方法,讨论了檩条腹板高厚比、檩条翼缘宽厚比、檩条侧向长细比、蒙皮对檩条的扭转约束刚度4种参数对风吸力下Z形檩条弯扭屈曲临界荷载的影响。在参数分析的基础上,提出了一个考虑蒙皮支撑作用的风吸力作用下Z形檩条临界荷载简化计算公式。对比简化公式算法与我国门式刚架规程算法,发现两种方法计算结果非常接近,且与有限元分析结果相近,验证了公式的准确性。简化算法过程和形式简单,能高效准确地获得蒙皮支撑的Z形檩条在风吸力作用下的临界承载力,可提高工程设计效率。     

暗扣屋面体系对檩条的扭转约束及影响

檩条在风吸力作用下会发生弯扭失稳,而当檩条上翼缘受到扭转约束时,对于风吸力作用下的整体稳定会有一定程度的提升。通过试验分析得到KLIP-LOK 406暗扣屋面板体系对冷弯Z形檩条的扭转约束刚度,然后利用得到的扭转约束刚度,采用能量法,为此种约束时风吸力作用下冷弯Z形檩条的临界弯矩提供理论解,并将理论解与ANSYS有限元模型的计算结果进行对比,两者吻合很好。     

车间屋盖横向支撑地震荷载的分配

<正> 工业车间的主要抗震措施之一是加强或增设上弦横向支撑。此类支撑的截面和连接一般均由构造决定,仅在一些抗震设计资料中提及,必要时可按有50%的屋盖纵向地震水平荷载由上弦横向水平支撑分担,但此分配比的确定尚未见有充分依据,·且实际应用中亦嫌偏大。1981年出版的《抗震设计手册》提出,当有必要计算屋盖横向支撑的地震荷载和强度时,可按支撑与屋面板协同工作,并按其刚度比分担传递各自的地震荷载。同时,还给出了大型屋面板屋盖剪切刚度的参考取值     

梭形桁架式屋盖整体稳定的非线性分析

在一阶特征值屈曲分析的基础上,用ANSYS软件对4个典型梭形桁架屋盖结构进行荷载-位移全过程分析,进一步研究支座形式、檩条、上弦水平支撑对梭形桁架整体稳定的影响。计算结果表明,采用二阶屈曲分析模式有可能过低估计临界荷载值,使设计偏保守,对于大跨桁架如何正确估计二阶屈曲分析的临界值仍有进一步深入研究的必要;在构造上加强檩条与横向桁架间节点刚度能够提高结构的抗失稳能力。     

某项目工程大跨度钢结构屋顶稳定性分析

稳定性一直是钢结构设计的关键问题之一。案例工程是体型复杂的空间钢结构屋盖,首先介绍其屋盖的结构模型;其次,总结了该模型计算控制要点,并进行了不同软件计算结果对比,随后,整体分析了该钢屋盖结构的大位移几何非线性。分析结果表明:该钢屋盖在不考虑檩条对桁架有利约束作用的情况下,其屋面结构的稳定性能得到保障。     

拉条布置方式对屋面均布荷载下檩条承载力的影响

将拉条连接点作为檩条的侧向约束点,已有的试验研究表明拉条不能完全阻止檩条的侧移。采用有限元软件建立了20榀分别设置上下双层平行拉条、上下对拉拉条以及三角形拉条三种拉条布置方式的檩条屋面结构模型,对比了不同模型的荷载-位移曲线、极限承载力以及失效模式。分析结果表明:上下双层平行拉条檩条在均布荷载下会出现明显的侧移和转动,其承载力远小于按GB 50018—2012《冷弯薄壁型钢结构技术规范》计算的承载力;三角形拉条檩条在均布荷载下的侧移量最小且没有转动,其承载力比按GB 50018—2012计算的承载力大10%左右。     

杭州大剧院新型屋面系统承载性能的试验研究

杭州大剧院屋面系统采用Kalzip铝合金板作为防水屋面板,装饰层通过连接件固定于屋面板的板肋上。外部荷载主要由屋面板承担,进而传递到檩条上。通过试验研究了屋面系统在各种主要荷载作用下的承载能力,试验的结果可为工程设计提供依据。     

风吸力作用薄壁卷边C型檩条承载力分析和设计建议

以工程实践中常用的 6m跨C1 60× 70× 2 0× 3卷边檩条为研究对象 ,在风吸力作用下 ,考虑檩条的支座连接条件、拉条刚度、拉条布置位置、屋面对檩条有无侧移约束作用等因素 ,采用ANSYS5 7通用程序进行了大量双重非线性分析 ,给出了各种荷载条件下的拉条内力、檩条的极限承载力和轴压 横向荷载线性相关表达式 ,并提出了一些可供实用设计参考的建议     

混凝土折板形柱面网壳结构静力性能的参数化分析

通过等分柱面后,采用密肋平板交汇出混凝土折板形柱面网壳.基于有限元原理求解结构内力和挠度,并在此基础上考虑矢跨比及主拱、脊线、肋刚度和屋面板厚度等因素影响进行静力性能的参数化分析.结果表明,主拱是主要传力结构,脊线及平向肋内力较小,端隔在固支条件下主要由上弦传递荷载,边梁为双偏心受力构件,结构刚度主要由密肋平板控制.过大的矢跨比反而不利于结构刚度和强度控制,建议结构矢跨比不大于1/6;脊线刚度对结构整体刚度和承载力几乎没有影响,脊线截面高度可按构造确定.主拱刚度增加有利于调整结构的内力分布并提高屋盖的整体刚度,主拱截面高度可取屋盖跨度的1/80～1/100.肋刚度的提高有利于大幅度提高屋盖整体刚度,但对主拱内力影响较小,肋截面高度可取屋盖跨度的1/100～1/80.不建议采用过厚的屋面板.     

Z形截面檩条强度计算时的下翼缘假想水平荷载

假设屋面板与檩条采用自攻螺钉连接从而能够避免上翼缘的侧向位移。对此种连接的冷弯Z形截面檩条,在不设置拉条、风吸力作用下的应力和变形,采用薄壁构件约束扭转理论进行分析,并与采用ANSYS板壳单元的计算结果和EC3的方法进行对比,发现三者吻合非常好。通过分析发现,EC3的方法中,其下翼缘假想水平力计算公式的两个组成部分是:1)荷载偏离截面剪心产生的扭矩用平行于上、下翼缘的一对力来代替;2)绕平行轴的弯矩产生的应力采用简单的公式计算,等同于人为引进了水平弯矩,这个弯矩必须采用假想水平荷载来抵消。     

国家大剧院屋面系统承载性能试验研究

国家大剧院的屋面系统包括结构层、防水层和装饰层。防水屋面板采用铝镁锰合金板 ,装饰层通过连接件固定于屋面板的板肋上。外部荷载主要由屋面板承担 ,进而传递到檩条上。通过试验研究了屋面系统在各种主要荷载作用下的承载能力 ,为工程设计提供了依据。     

盐城机场候机楼改造工程钢屋盖结构设计及其关键问题的研究

盐城机场候机楼改造工程钢屋盖采用空间三角形桁架结构体系,屋盖下部混凝土结构刚度不对称并且屋盖两端要求在较小的截面下达到较大的悬挑.本文介绍了该钢屋盖结构的结构设计,对解决结构刚度不对称造成的不利影响的不同方案进行了比较,结果表明在下部刚度突变处采用销栓的活接连接可有效地改善结构的受力.为达到建筑要求并兼顾屋面结构布置,采用特殊的主檩条截面,对该截面的构造安装及整体稳定性等问题进行了探讨,为类似工程提供有价值的参考.