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37477字硕士毕业论文大跨度门式刚架的结构设计与分析

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:37477字
论点:荷载,结构,节点
论文概述:

本文是工程论文,本文设计的门式刚架虽然有其自身的特点,但是国内现在还没有有关大跨度门式刚架的规范,因此本设计还有很多不足之处,需要不断完善和验证。

论文正文:

第1章引言1.1主题选择门户框架的目的和意义顾名思义,是一种门状结构。它是国内外较为常见的结构形式,应用广泛 门式刚架本身重量较轻,结构不太复杂,柱网布置灵活,施工周期较短,造价可控。 1910年,德国布鲁塞尔世博会专用机械工程展厅采用多层阶梯式刚架结构,这是早期典型的门式刚架结构。德国埃森煤矿税协会成立于1932年,采用门式钢架结构。 门式刚架结构跨度大,可应用于需要大空的建筑,如单层厂房、员工较多的超市、储存大量材料的仓库及其他工业和民用建筑。门式刚架在许多方面具有很强的竞争力,市场前景广阔。 虽然门式刚架有很多优点,但我国钢结构建筑发展相对较晚,直到1990年我国钢结构体系才相对全面发展。 门式刚架广泛应用于单层厂房、超市和大型仓库。高层建筑也采用钢框架。传统钢结构维修构件质量高、成本高,而近年来薄壁彩钢板的应用极大地改变了现状。钢管交叉焊接结构与缆索结构的结合已经延伸到文化、体育等许多社会公共建筑。冷弯薄壁型钢已广泛应用于当今的建筑行业,檩条是其典型代表,除了应用于维修构件外,它还被用作受力构件。 随着科学技术的进步和钢材质量的提高,一些发达国家已经认识到钢结构的重要性,并越来越重视钢结构。 在中国钢铁工业快速发展的同时,它也注意到了钢结构的重要性。 自1996年以来,中国钢铁产量实现跨越式增长,达到并超过1亿吨,在接下来的7年中,已成为世界上最大的钢铁产量。 然而,2000年后,中国已经成为一个钢铁消费大国,钢铁产量占世界总量的0.23%。 到2004年,中国钢铁产量占世界总产量的25%,几乎是1996年的三倍,达到2.6亿吨。 中国钢铁工业从无到有的跨越式发展,促使中国相继出台了一系列发展钢铁制造、生产和安装的技术政策。 到目前为止,中国钢铁工业已经摆脱了钢铁匮乏的枷锁,从最初对钢结构发展的限制到鼓励建筑钢结构的发展。 1.2与普通钢结构相比,我国门式刚架厂房的研究现状缺乏大跨度门式刚架的数据,理论尚不成熟。由于各种原因,大跨度门式刚架的广泛应用还有很长的路要走,还有很多探索空。 大跨度门式刚架理论的研究和应用在引进国外时,应发展自己的技术理论,以适应国内市场。只有拥有自己一套成熟的理论和实践经验,才能为我国钢结构的发展奠定基础,产生更大的经济效益和社会效益,满足生产和市场的需要。 目前门式刚架存在以下问题:(1)理论验证中发现蒙皮效应时,它与包括门式刚架在内的许多建筑支撑系统都有联系;腹板局部屈曲后工字钢梁柱的稳定性及其屈曲时的极限承载力:以钢材数量为目标函数,此时极限承载力可能不适合计算机控制的变形参数分析。最优化理论的完善 (2)在试验研究方面,研究了节点和整体刚架结构的基本组成、静、动荷载作用下的破坏机理及其对极限强度影响下的力学性能。地震作用下刚架结构的工作性能、工作条件及破坏机理。 (3)设计和生产结构越简单,越容易施工和节约成本。接头设计也是如此,但必须保证安全性和可靠性。 如何提高焊接工字钢生产线的加工工艺和效率,协调和同步各环节的效率,以及切割、装配、焊接、校正、防锈和防腐等特定领域的特殊技术 与传统安装技术相比,门式刚架的安装有所不同。 刚性安装可根据具体情况选择整体吊装或组合吊装。 整体提升速度快,但需要使用大型机械设备和提升设备。过程中应注意稳定性和安全生产问题。组合吊装需要的起重机械设备相对较少,但工作量相对较大,工期相对较长。 由于工作量大,会有许多安全问题,如空长期吊装问题 这两种吊装方法也有共同之处,即安装时都注意受力影响和精度控制。 同一工程选择不同的安装方式时,应注意节点的安装和板材的连接质量,同时应满足美观和功能的要求。 第2章门式刚架的结构设计2.1门式刚架结构设计的一般原则是采用实腹变截面工字钢门式刚架。根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》,变截面门式刚架采用弹性分析法确定各种内力。内力按平面结构分析,不考虑应力趋肤效应。 门式刚架的设计原则如下:(1)保证结构整体性 门式刚架是平面结构。在纵向构件、支撑和外壳结构的连接下,它们在空之间形成稳定的系统。只有当结构在空之间形成静定结构时,它们才能稳定地承受各种载荷和其他外部效应。 (2)找出各种载荷从作用点到地基的传播路径以及传播过程中产生的其他影响(3)设计过程中的计算和结构必须一致 2.2门式刚架的设计内容应首先设置柱网,从宏观上确定厂房的尺寸、柱距和梁跨度。其次,刚架荷载的值包括竖向荷载,即门式刚架梁上各构件的重量、雪荷载、积灰荷载等。水平载荷,包括风力载荷、起重机载荷和水平地震载荷 第三,刚架梁柱截面设计的选择及刚架内力和侧向位移的计算;第四,檩条设计;五、角撑的设计,六、确定顶板支撑和柱支撑的形式 在设计过程中,通过把握设计要点和重点,合理配置结构,可以有效节约钢材,方便运输和安装。 2.2.1门式刚架采用门式刚架设计,跨度一般为横截柱格轴线的两根柱之间的距离。根据规范,刚性框架的高度选择是从地面到柱上端的距离,即梁和柱的交点 门式刚架的高度除一般要求外,还可根据室内净高确定,带吊车的车间也可根据梁上轨道的顶标高和吊车净高确定。 钢柱的轴线通常是穿过钢柱并垂直于地面的直线。定位轴通常是柱表皮、钢梁轴以及在可变截面梁截面最小端中心平行于钢梁上表面的轴。 根据规范,门式刚架的檐口高度应从地面至屋外一侧檩条上端。宽度选择为房屋两侧外墙之间的间距。长度是房屋两侧与刚性框架墙外侧之间的距离。 门式刚架的具体跨度一般为9-36m,模量为3m。当侧柱的宽度不相等时,它们的外侧应该对齐。 门式刚架的高度应为4.5-9.0m,必要时可适当增加。 门式刚架间距一般为6m,不同荷载下的跨度也可为7.5m或9m,但不能超过12m。 当门式刚架荷载较小时,即跨度不大时,可选择12m。 第3章门式刚架的结构分析,173.1门式刚架设计项目概述,173.2门式刚架内力的计算,18第4章节点的设计和分析,45第5章结论和展望这是我第一次能够做到这一点。 然而,由于端板的变形等因素,实际的力分布并不是理想的线性分布。 因此,英国、美国和欧洲采用了不同规格的非线性张力分布。 我国轻钢结构规范是根据我国的实际情况制定的,规范的内容和相应的现值是相对安全的。 当将端板视为刚性连接时,这些连接可视为线性连接。 然而,截面和力传递的形式有很大的变化。事实上,端板和弯矩是非线性的。 半刚性端板连接不同于规格 通常,接头动态刚度梁焊接在10?105千牛顿/弧度,而螺栓连接的转动刚度为2?十岁。104千牛顿米/弧度,大约是焊接刚性接头的六分之一到三十分之一 由于半刚性节点的存在,内力在计算中发生变化,导致内力重分布和变形增加。 第五章结论与展望5.1结论门式刚架是一种应用广泛的结构形式,但60m以上的大跨度门式刚架在我国并不常见,具有一定的研究价值。因此,本文在参考实际工程并查阅大量文献和相关书籍的基础上,对60m大跨度门式刚架进行了分析。 通过使用PKPM结构设计软件STS模块(2010版),建立了60m的门式刚架。经过分析,得出了一些有价值的结论:(1)通过对门式刚架相关文献的调查和收集,研究了门式刚架的发展过程、性能特点和市场发展前景。 (2)参考门式刚架设计的相关文献,总结了门式刚架的设计和分析方法,并采用穷举法寻找梁柱截面的最优截面。 分析方法采用图标法具体总结结构的受力情况,分析结构与规范之间是否有差异 (3)建立60m大跨度门式刚架模型,根据计算数据进行内力分析,研究其在不同工程条件下的状态,并探讨其可行性 经计算分析,结构符合要求。每个试样的耗钢量为10.725吨,可以达到节约钢材的目的。 (4)门式刚架设计有接缝。设计表单显示有图片。通过计算和分析,得出接头的合理性。经分析,接头设计符合要求,切实可行。 参考文献(省略)