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《大跨度变曲率腹板开孔钢拱架的平面内稳定性研究(可编辑)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、东南大学硕士学位论文大跨度变曲率腹板开孔钢拱架的平面内稳定性研究姓名:徐伟申请学位级别:硕士专业:结构工程指导教师:韩重庆20090602摘要大跨度变曲率腹板开孑钢拱架的平面内稳定性研究硕士研究生:徐伟导师:韩重庆高工摘要腹板开孔钢拱架将孔洞融合到拱形刚架中,是一种新的颇具特色的结构形式,其结构合理、外形美观、效果通透;并且结构自重小,材料利用效率高,在航站楼、轻轨列车站、体育馆等大型公共建筑中都有采用。但不管是对实腹钢拱架还是腹板开孔钢拱架的研究都较少,工程应用中缺乏理论指导,需要进行深入的研究,特别是研究其稳定性,为此种结构在工程上
2、的广泛应用提供指导。本文以中国药科大学体育馆钢拱架结构为背景,运用有限元软件,对该体育馆屋盖结构单榀开孔钢拱架进行静力弹性稳定分析,指出稳定性是结构设计的控制因素,找出钢拱架受力薄弱环节,并予以针对性补强。在静力弹性分析的基础上,考虑几何非线性和材料非线性,引入初始缺陷,分析其在各种工况下的极限承载能力,发现结构具有很好的变形和受力性能,能够很好的发挥作用,评估了结构的安全性能,并给出了设计建议。在背景工程的基础上,采用典型单跨实腹钢拱架,用梁单元建立有限元模型,进行静力弹性稳定分析,考虑不同荷载工况、矢跨比和截面尺寸等不同参数,得到了
3、实腹单跨典型钢拱架在四种不同荷载工况下的弹性屈曲荷载和屈曲模态随参数的变化规律,指出钢拱架的屈曲模态不同于传统的有推力拱,其水平刚度较大。在静力弹性分析的基础上,考虑几何非线性和材料非线性,引入初始缺陷,分析其极限承载力随不同参数的变化规律。提出了将钢拱架简化成门式刚架的简化算法,利用现行的钢结构规范来近似计算钢拱架的平面内稳定,经验证发现,该简化算法误差较小,能够得到相对保守的结果,可以作为工程设计的近似算法。在实腹钢拱架的基础上,引入孔洞,建立腹板开孔钢拱架的计算模型,用壳单元精确模拟了腹板开孔钢拱架变化的截面,分析了钢拱架整体参数
4、和孔洞参数对腹板开孔钢拱架的弹性屈曲性能的影响;提出一种修正的无量纲化弹性屈曲荷载作为优化准则,来评价开孔钢拱架的效率,给出了孔洞的优化半径和间距,验证了背景工程中孔洞半径和间距的合理性。分析了不同荷载工况下实腹钢拱架和开洞钢拱架的位移情况,指出孔洞的引入放大了钢拱架的变形,得出了变形放大系数,并对比了对称荷载与非对称荷载作用下的位移放大系数,指出剪切对于腹板开孔构件变形的重要影响。研究了不同参数腹板开孔钢拱架的弹塑性屈曲性能,分析了不同孔洞半径和孑洞间距对钢拱架弹塑性极限承载力的影响;研究了腹板开孔钢拱架的局部屈曲,分析了腹板开孔钢拱
5、架的局部屈曲模态;对比了考虑局部屈曲与不考虑局部屈曲的荷载位移曲线和极限承载力,分析了局部屈曲对腹板开孔钢拱架极限承载力的影响。关键词:钢拱架;平面内稳定;腹板开孔;优化;简化算法?::,...,..他..谢,,...、..?.?../.、析...诵.?.、析......诵..,...:;;;;Ⅱ东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而
6、使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布包括刊登论文的全部或部分内容。论文的公布包括刊登授权东南大学研究生院办理。期:堕研究生签名:塑埠一导师签名:茎辜垂起日第一章鳍论第一章绪论概述钢拱架外形美观,功能实用,在航站棱、车站、体育馆
7、等大型结构中经常采用,图给出了三个典型的程实例。工程应用中.为避免外形雷同会将拱架的曲率、矢跨比、截面、腹板孔径这些形态各异的钢拱架的稳定分析成为了工等参数按建筑功能调整,形成了多种不同类型的拱架程应用中的难点问题。北京城铁号钱大钟寺车站?英国某.。仓库西安建筑科技大学体育训练馆?图腠板开孔钢拱架工程实倒中国药科大学体育馆主结构由、两个相连的半拱组成,在大小拱架的最高点处设置了槽动支座,拱架受力明确,内力分布均匀,材料利用充分。阚拱架腹扳上开了椭圆孔,既减轻了结构自重,又使拱的外形更轻盈、美观。拱的曲线为三段相切的圆弧.累计圆心角大于妒
8、,拱脚的推力较小,受力特点不同于传统的有推力拱,难以用解析法精确求解。工程具体情况见.节?本文从药科大学体育馆实际工程的稳定分析入手,运用通用有限元软件的非线性屈曲分析功能,探讨构件截砸、初始缺陷,矢跨比、
