竖向均布荷载作用下简支拱形蜂窝钢梁的挠度研究

发布时间：2020-04-05 21:37

【摘要】：拱形蜂窝梁是一种结合曲梁与蜂窝梁特点的新型结构构件。这类构件不仅具有蜂窝梁自重轻、承载力高、经济美观等优势,还融合了曲梁独特流线造型,近年来越来越受到建筑师的推崇。拱形蜂窝梁作为一种新式构件,其工作特性十分复杂,难以精确研究,目前针对其力学性能的研究仍不全面,在该类型构件在实际工程中推广的过程中,前人研究的不足也日益明显:一方面,常用的单跨拱结构的侧向支撑不足时,往往会形成简支拱形曲梁结构,但现有理论对拱形曲梁的研究仍不完善;另一方面,对于腹板开洞的构件,当腹板开孔或构件高跨比较大时,截面剪切变形的影响会大大增加,但目前的相关研究又极少考虑截面剪切变形对构件力学性能的影响。因此,研究拱形曲梁和拱形蜂窝梁的力学性能,并着重考虑截面剪切变形对构件力学性能的影响十分必要。本文对考虑截面剪切变形影响的拱形曲梁和拱形蜂窝梁挠度进行了研究。利用能量法推导了竖向均布荷载作用下,简支拱形曲梁和蜂窝梁的跨中挠度计算公式,并用ABAQUS软件建立三维有限元模型,验证了本文理论公式的准确性。对比理论解和有限元解结果,本文得出了以下结论:本文推导的挠度计算公式准确性较好;等效刚度法能够作为平衡法的替代方法应用于拱形蜂窝梁的挠度研究中;剪切变形对拱形蜂窝梁的挠度影响十分明显,尤其是当构件高跨比相对较大时,考虑剪切变形的理论解最多可能会比不考虑剪切变形的理论解高约30%;刚度等效、面积等效和本文能量法三种等效方法中,刚度等效的挠度值最大,面积等效略小,本文能量法最小,但两两之间的挠度值误差均不小于4%。
【图文】：

背景及意义我国建筑业的进一步发展，钢结构因其环保，装配速度快，轻。其中，大型厂房、仓库及公共设施运用居多。拱形蜂窝梁是窝梁特点的新型结构构件。蜂窝梁一般是将宽翼缘工字钢或普再焊接而成的空腹梁，因此这类构件常具有自重轻、承载力高；曲梁这类构件具有独特的流线造型，其线条简洁、流畅，能，协调的形态，因此受到建筑师的推崇。将曲梁和蜂窝梁的优窝梁，现实中也有不少建筑已经将这种构件用于工程实际中，如形蜂窝梁主要应用于大跨度的公共建筑和钢结构雨棚中，，其中型公共建筑如北京城铁 13 号线大钟寺车站、西安建筑科技大学。

图 1-2 西安建筑科技大学文体馆 1-2. Cultural and sports hall in Xi'an University of Architecture and Te图 1-3 拱形雨棚Figure 1-3. Arched canopy
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU391

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本文编号：2615561