冷弯薄壁轻型钢屋架承载力简化计算研究

作     者：南晶晶 

作者单位：西安建筑科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何保康

授予年度：2009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：冷弯薄壁型钢 轻型钢屋架 受弯构件 连续梁 简化模型 U形截面梁 非线性有限元 

摘      要：本文的目的是研究冷弯薄壁轻型钢屋架的受力及变形情况,并将研究结果应用于设计。本文主要内容包括组成屋架各构件的受力情况分析;连续梁的非线性有限元分析;提出屋架的简化设计方法,将简化方法计算得到的屋架理论承载力值与屋架整体的有限元分析结果进行比较,验证简化计算方法的正确性。 屋架在弹性阶段的受力性能符合结构静力学理论,根据对结构中各杆件内力的初步分析,对屋架模型进行简化,得到屋架承载力简化计算方法。屋架上弦的弯矩认为完全由与屋架上弦杆垂直的荷载分量产生,上弦的弯矩计算,可以按照连续梁受均布荷载作用情况计算得到。屋架各杆件中的轴力可通过屋架完全铰接的桁架模型计算得到。 利用非线性有限元软件ABAQUS对文章中提到的各构件进行受弯的有限元分析。两端铰接单跨梁的有限元分析结果与规范计算值吻合很好,以此为基础,对不同荷载分布,不同支座情况下的梁分别进行建模分析,计算得到各种情况下梁上弯矩的计算系数;对不同支座情况的轴心受压构架进行屈曲分析,得出构件的计算长度系数,便于设计工作中参考应用。以实际工程中的屋架为对象,通过铰接模型计算屋架中各杆件轴向力,按照连续梁受弯计算各跨弯矩最大值,根据我国现行规范《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018—2002,按照压弯构件计算屋架上弦杆,以此得到屋架的理论承载力。对该屋架进行有限元建模分析,将分析结果与理论承载力值进行对比,证明简化设计模型可用于屋架的结构设计,并偏于安全。