轻钢结构抗风极限承载力的三维精细分析

为研究既有门式刚架轻钢厂房结构的抗风性能和极限承载力,以我国东南沿海某轻钢厂房为背景,采用精细板壳单元和面外杆件单元建立三维整体有限元模型,分别按中国和美国相关规范的荷载组合施加风荷载,对厂房结构进行了弹塑性和大变形的非线性极限承载力分析,获得了承重结构的抗风安全冗余度系数以及达到极限状态时的破坏模式。结果显示,刚架按国内规范的风荷载作用下的安全冗余度大于美国规范的相应值;两者的破坏模式均为刚架的局部屈曲模式,但前者的局部屈曲集中于单榀刚架近屋脊梁段与迎风梁柱节点的多个区域中,而后者则发生于多榀刚架的同一梁柱节点处,呈现出空间化的分布特征,且发生时间早于前者。     

门式刚架半刚性节点的试验研究及有限元分析

门式刚架结构是目前国内外单层工业厂房及单层大跨民用建筑中应用最广泛的结构,转角节点是门式刚架的主要连接部分,其连接性能将直接影响到门式刚架结构在荷载作用下的整体行为.同时,该类节点的构造特点也决定了其刚度特征为半刚性.本文将通过数值模拟和试验方法,就不同标准的梁柱腹板高厚比、翼缘外伸宽厚比以及转角节点区高宽比的门式刚架转角半刚性节点进行系统的研究.建立了三折线弯矩-转角模型,得出了弯矩-转角关系曲线表达式.     

基于拱效应比值的门式刚架失稳类型判别

为了判断门式刚架结构的失稳类型,利用ANSYS有限元程序,对计算模型进行弹性几何非线性分析,从拱效应比值Ω和水平荷载与竖向荷载比值Ω0入手,作出刚架的荷载位移关系曲线。分析曲线后得出:对于柱脚铰接门式刚架,当Ω0/Ω≤0.1,刚架随着荷载的增加发生对称失稳;对于柱脚刚接门式刚架,当Ω0/Ω≤0.6,则刚架随着荷载的增加发生对称失稳。     

新型弦支刚架结构体系的设计与分析

结合某一实际工程,在对比研究梁柱节点连接形式对弦支刚架结构性能影响的基础上,确定了梁柱节点采用刚性连接的形式。针对风吸荷载较大的情况,分析了弦支刚架的预应力设计方法。鉴于弦支刚架的梁柱-拉索节点受力复杂,设计了补强型梁柱-拉索节点,并建立有限元模型分析其力学性能,验证了补强型梁柱-拉索节点受力的合理性。通过分析弦支刚架的整体力学性能,得到其力学分布规律,同时分析结果还表明,弦支刚架的刚度大,结构变形小。对比弦支刚架与普通门式刚架在相同荷载下的内力表明,相对普通门式刚架上弦梁的跨中弯矩,弦支刚架上弦梁的跨中弯矩减小了69.35%。     

基于张弦梁技术加固既有门式刚架厂房结构

随着经济的发展,大量既有门式刚架厂房面临着因使用功能变更而导致的结构荷载增加问题,原结构设计已不能满足现行相关技术标准的要求,需要进行加固改造或者拆旧建新,合理的加固技术能够获得更好的经济及社会效益。将预应力技术应用于某实际加固工程中,将原门式刚架厂房改造为弦支刚架结构体系。计算结果表明:弦支刚架体系能够大幅减小刚架所受弯矩,提高构件承载力并减小结构变形。设计了梁柱-拉索节点,并对其力学性能进行了有限元模拟,验证了节点设计的合理性。     

古建筑木结构柱脚节点受力性能试验研究

在古建筑木结构中,将木柱直接平摆浮搁于础石之上,形成连接上部结构与台基之间的柱脚节点,其只承受压力而不承受拉力。在反复荷载作用下,木柱会沿柱脚边缘转动。为研究柱脚节点在地震、风荷载等作用下的受力性能,参考宋代《营造法式》制作了3个七等材足尺柱脚节点模型。通过低周反复荷载试验对柱脚节点的受力特点、滞回特性、转动刚度、刚度退化、柱脚截面等效半径和柱脚边缘点应变等特性进行研究,并分析了竖向荷载对上述性能的影响。试验结果表明：在反复荷载作用下,柱脚边缘出现受压变形,其转动支点交替变化;滞回曲线呈反Z形,产生捏拢现象;柱脚节点恢复弯矩和柱脚截面等效半径首先随转角增加而增加,而后逐渐趋于稳定;柱脚节点的初始转动刚度较大,随后刚度随转角增加逐渐减小;在反复荷载作用下,柱脚节点产生刚度退化现象,加载过程中,柱脚转动刚度为正值,表明其具有较好地转动性能;柱脚恢复弯矩、转动刚度、边缘点应变随竖向荷载增加明显增加,柱脚截面等效半径随竖向荷载增加而减小;通过试验拟合得到了竖向荷载对恢复弯矩和转动刚度的影响系数。     

单跨等截面柱门式刚架结构柱计算长度系数研究

钢骨架轻型屋面板作用下的门式刚架厂房,在铁路类检修厂房中得到较为广泛的应用。其屋面恒荷载取值通常远高于传统压型钢板门式刚架厂房的荷载取值,由于其自重较大,超出了《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》的适用范围;而应用《钢结构设计标准》对其进行设计时,梁、柱设计截面往往过大,且大多是由构件局部及整体稳定限值的构造要求引起的,造成工程造价的大幅增大。亟需进行相关研究解决以上问题。结合工程实际,采用力学方法,提出了两种柱脚连接方式的刚架柱顶支座刚度及平面内计算长度系数的计算公式。通过数值拟合,得到了近似公式。研究结果表明计算长度系数只与柱脚连接方式、水平弹簧支座刚度、转动弹簧支座刚度有关。研究结果对铁路类门式刚架厂房的设计具有现实的指导意义。     

山形门式刚架的梁柱计算长度

本文分析了山形门式刚架的整体稳定性。编制成的通用程序ELPF能够求算在任意荷载作用下不同类型的山形门式刚架的梁柱临界轴力及其计算长度系数。本文进行了参数研究,得到了柱脚铰接和柱脚固定两种支座类型的山形门式刚架的梁柱计算长度系数随不同参数变化的一系列曲线。所得结果可供实际工程参考和使用。     

增强门式刚架节点刚度的研究

门式刚架作为经典受力体系,以单榀刚架受力性能的可靠性为基础,而门式刚架梁柱节点的刚性连接是组成刚架的基础,所以梁柱节点的刚度对刚架至关重要。在新规程实施以前,老规程对梁柱节点的刚度并没有明确要求,以致有些设计的节点达不到刚性节点要求。结合工程实例提出整改方法,取得了良好效果,同时对如何增强节点刚度进行分析探讨。     

端板节点刚度对门式刚架建筑可靠性鉴定的影响

门式刚架是轻型钢结构的典型代表,端板连接是梁柱节点的常见形式,端板连接的刚度极大的影响门式刚架整体结构的内力及位移.分析了端板节点刚度对门式刚架结构可靠性鉴定的影响,并对在实际检测鉴定过程中合理的考虑端板节点转动刚度提出建议.     

半刚性门式刚架抗风可靠性研究

采用转动弹簧形式模拟半刚性梁柱连接节点,选取典型门式刚架结构作为研究对象建立有限元模型,应用ANSYS参数化语言(APDL),编写了基于拉丁超立方抽样法的蒙特卡洛随机有限元程序,对节点转动刚度不同的半刚性门式刚架进行了抗风可靠性分析,得出了结构可靠度指标与节点转动刚度之间的关系,根据计算结果提出供实际工程应用的设计建议...     

轻型门式刚架结构的破坏形态及分析

针对某一大型门式刚架厂房,在恒载和风载不变的情况下,不断加大雪荷载,采用ANSYS有限元软件模拟分析了门式刚架的位移情况。通过模拟分析,将不同大小的雪荷载与恒载和风载进行工况组合,发现当雪荷载达到6.4kN/m时,门式刚架的柱顶位移超过门式刚架结构规范规定的柱顶最大位移。本文最后对门式刚架结构在暴风雪灾害中可能的破坏原因进行了分析,同时提出了处理方法。     

门式刚架钢结构设计中几个值得注意问题的探讨

本文主要是针对门式刚架轻钢结构设计中的结构布置、刚架的稳定性、檩条设计、梁柱连接节点、柱脚锚栓等内容进行论述.     

门式刚架钢结构设计中几个值得注意问题的探讨

本文主要是针对门式刚架轻钢结构设计中的结构布置、刚架的稳定性、檩条设计、梁柱连接节点、柱脚锚栓等内容进行论述.     

节点初始转动刚度对门式刚架平面内屈曲荷载影响研究

门式刚架一般均采用端板式连接,属半刚性连接,通过分析柱脚铰接与柱脚刚接两种情况的刚架稳定承载力随节点相对转动刚度以及梁柱线刚度比变化的关系曲线,得出在梁柱线刚度比相同情况下,刚架稳定承载力随转动刚度增大而增大,最后给出了刚架柱的计算长度系数表格以便工程应用。     

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。     

考虑蒙皮效应的门式刚架结构风振响应分析

为研究风荷载作用下围护结构的蒙皮效应对门式刚架结构力学性能的影响,通过ANSYS软件建立门式刚架不考虑蒙皮效应的空间骨架模型以及考虑蒙皮效应的整体有限元模型,利用东京工艺大学低矮建筑气动数据库中的相关风洞试验数据,进行动力时程计算,分析结构的风振响应。结果表明:蒙皮作用可以较大地提高结构的自振频率,减小结构的自振周期。侧向风荷载作用下,刚架的侧向位移风振响应降低,除背风面梁柱连接处节点应力响应有所增加外,其余部位的应力均减小。     

轻型门式刚架风荷载分析与抗风措施

风荷载作用导致的门式刚架破坏是此类结构破坏的主要形式之一,了解轻型门式刚架结构风荷载的特性,进而提出有效的抗风措施,可供类似工程建设参考。     

门式刚架轻钢建筑结构设计探讨

结合工程设计实践,主要对门式刚架轻钢建筑结构设计中应注意的一些问题如门式刚架轻钢建筑的适用范围、门式刚架基本参数的初选、支撑和刚性系杆的布置、檩条和墙梁的布置及梁柱节点和柱脚锚栓设计等进行了探讨。     

轻型钢结构门式刚架在GMP厂房中的应用

为了保持洁净厂房的气密性,从建筑结构设计角度,结合GMP厂房的施工构造做法,提出合理的结构布置方案。通过对门式刚架结构在风荷载作用下的柱顶位移进行参数分析,提出用于GMP厂房的门式刚架结构的位移限值不大于厂房结构高度1/240的建议取值,可供类似工程的洁净车间施工及结构设计参考。