钢结构厂房空间作用分析与抗灾害研究

作     者：田琳 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：毛继泽;谢军伟

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：钢结构 空间作用 极限承载力 雪荷载 冰冻灾害 

摘      要：轻型钢结构厂房是目前国内轻钢结构建筑最为典型的代表。轻型门式刚架的构件与不在同一平面内的其他构件相连系,形成了三维的空间传力体系,但现有的门式刚架计算基本上以平面模型为主,难以考虑结构的空间共同作用,因此,本文对不同荷载作用下轻型门式刚架的空间共同工作特性进行了分析研究。另外,门式刚架结构也有其自身的不足,其抗灾能力较弱,而我国的灾害荷载又比较多,在我国北方地区冰雪灾害中钢结构厂房的破坏占据结构破坏的主要地位,因此,本文按照结构在不同工况下的承载力进行验算,总结结构的内力变化规律与破坏原因,进而对原结构提出合理的分灾及加固措施。 为了研究不同荷载作用下轻型门式刚架的空间共同作用,本文主要运用了ABAQUS有限元软件建立了轻型钢结构厂房结构的几种模型,分别比较了平面刚架模型与几种空间模型在不同荷载工况下的抗侧移能力,得出了荷载位置对不同结构模型空间作用的影响规律。结果表明在竖向荷载及水平荷载作用下轻型门式刚架存在着一定的空间共同作用,在设计中不应忽略。 为了研究结构在冰雪灾害下的抗灾害能力,本文同时考虑雪荷载的不均匀分布与覆冰荷载两种实际情况,根据破坏准则对门式刚架进行结构有限元极限承载力分析。本文按照结构在不同工况下的承载力进行验算,分析结构的内力变化规律与破坏机理,并通过数值模拟评价得空间门式刚架在超越荷载作用下的荷载位移曲线。 最后对门式刚架采取分灾和加固措施：对原有结构加装分灾装置,验证了其有效性;并在结构的薄弱节点处进行加腋设计,以提高整个节点域的刚度,进而提高整个门式刚架的极限承载力。验证结果表明以上措施有效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。