非均匀雪荷载下轻钢结构的安全性研究

发布时间：2017-03-29 11:00

  本文关键词：非均匀雪荷载下轻钢结构的安全性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：雪荷载是破坏轻钢结构的重要因素之一,在历次雪灾中轻钢结构暴露出了很多危及结构安全的问题,其中除了其承载力储备不足造成的破坏以外,另外一个主要的因素是在应对非均匀雪荷载时屋面刚度的不足。因而,对这类结构在非均匀雪荷载作用下的抗灾研究具有重要的工程实用价值。本文以工程实践中某轻型门式刚架厂房为有限元模型基础,确立了变量:钢结构厂房屋面坡度α和不同规范中的雪荷载取值S,利用ABAQUS模拟软件建立试件模型,对其在各种工况下进行静力加载模拟试验。通过对其模拟后的相关数据进行总结分析,找出非均匀雪荷载下该门式刚架厂房各构件应力、应变的变化趋势,分析其对结构安全性能的影响,从而找出应对的避险措施并对其评价。通过研究得出以下规律:(1)非均匀分布的雪荷载相比较均匀状态下雪荷载会使钢结构屋面梁根部的应力有增大的趋势,而且这种趋势广泛存在于5°到30°的双坡屋面。(2)非均匀雪荷载作用下结构与均匀雪荷载作用下结构相比会减小柱顶的侧向位移,而且这种有利影响会随着屋面积雪捕捉率的降低而增大。(3)非均匀雪荷载作用下屋面板及檩条最大竖向位移会比在均匀雪荷载作用下时增大,而且出现最大竖向位移的位置会向迎风屋面两侧发展。(4)结构强化和增加耗能构件都可以有效降低结构所受内力和变形,而且采用耗能构件更加经济和节能环保。把握以上规律,可最大程度地控制灾害破坏程度,经济效益显著,对于将来的工程实践具有参考和指导意义。
【关键词】：轻钢结构 非均匀雪荷载 有限元 安全性 避险措施
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU392.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-24
• 1.1 研究背景9-13
• 1.1.1 问题提出9-10
• 1.1.2 降雪灾害10-13
• 1.2 轻钢结构介绍13-15
• 1.2.1 轻钢结构简介13-14
• 1.2.2 轻钢结构类型与特点14-15
• 1.3 雪荷载15-22
• 1.3.1 雪荷载基本参数15-20
• 1.3.2 雪荷载调查与不均匀分布研究20-22
• 1.4 国内外的研究现状22-23
• 1.4.1 国内研究现状22-23
• 1.4.2 国外研究现状23
• 1.5 本文的研究内容23-24
• 2 有限元软件的介绍24-30
• 2.1 有限元软件ABAQUS简介24
• 2.2 ABAQUS的组成及功能简介24-26
• 2.2.1 ABAQUS/Standard模块25
• 2.2.2 ABAQUS/Explicit模块25
• 2.2.3 ABAQUS/CAE模块25-26
• 2.3 ABAQUS分析步骤26-29
• 2.3.1 创建三维部件模型26-27
• 2.3.2 设置材料和截面特性27
• 2.3.3 定义装配件27
• 2.3.4 设置分析步和变量输出27-28
• 2.3.5 定义相互作用28
• 2.3.6 施加荷载与边界条件28
• 2.3.7 划分网格28-29
• 2.3.8 运行分析和后处理29
• 2.4 本章小结29-30
• 3 工程实例及模型参数的确定30-48
• 3.1 工程概况30-33
• 3.2 工程设计软件介绍33
• 3.3 PKPM及理论设计33-46
• 3.3.1 刚架柱和梁的设计34-41
• 3.3.2 压型钢板的设计41-42
• 3.3.3 檩条的设计42-46
• 3.3.4 墙梁及柱间支撑的设计46
• 3.4 工程模拟模型基本参数的确定46-47
• 3.5 本章小结47-48
• 4 有限元软件模拟及数据分析48-72
• 4.1 非均匀雪荷载值的确定48-51
• 4.1.1 对比中、美、欧、加规范中雪荷载取值方法及区别48-49
• 4.1.2 本案例中非均匀雪荷载的取值49-51
• 4.2 有限元模型及模拟方案51-52
• 4.2.1 有限元模型51
• 4.2.2 有限元模拟方案51-52
• 4.3 非均匀雪荷载对门式刚架厂房的安全性影响52-65
• 4.3.1 非均匀雪荷载下结构承载力对于门式刚架厂房的安全性影响52-59
• 4.3.2 非均匀雪荷载下结构变形对于门式刚架厂房的安全性影响59-65
• 4.4 非均匀雪荷载下安全隐患的解决方案65-71
• 4.4.1 基于构件强化下的安全避险方案66-68
• 4.4.2 基于分灾思想下的安全避险方案68-71
• 4.5 本章小结71-72
• 5 结论与展望72-74
• 5.1 结论72
• 5.2 展望72-74
• 参考文献74-76
• 致谢76-77
• 附录A 刚架柱计算数据77-84
• 附录B 刚架梁计算数据84-86

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本文编号：274291