本文關(guān)鍵詞：焊接實(shí)腹式工字鋼梁腹板斜向加勁肋的設(shè)計(jì)及性能研究

  更多相關(guān)文章： 實(shí)腹式焊接組合工字鋼梁 斜向加勁肋 腹板局部穩(wěn)定 特征值屈曲分析

【摘要】：隨著大空間體系和輕型鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)建筑業(yè)中的蓬勃發(fā)展,由于跨度增大以及板件厚度降低而造成的整體或局部失穩(wěn)問(wèn)題日益突出。在實(shí)際工程中,對(duì)于采用較大腹板高厚比的焊接組合工字鋼梁,往往需要通過(guò)設(shè)置加勁肋來(lái)保證腹板的局部穩(wěn)定性。相比常見(jiàn)的橫向或縱向加勁肋,在工字鋼梁中布置斜向加勁肋是一種較為新穎的設(shè)計(jì)理念。當(dāng)前有限的研究成果均一致認(rèn)為,斜向加勁肋不僅能夠在提升腹板局部穩(wěn)定性方面體現(xiàn)出比其他形式更大的性能優(yōu)勢(shì),并且能夠有效延緩腹板屈曲后變形的發(fā)展,增大屈曲后的強(qiáng)度利用空間。但目前有關(guān)斜向加勁肋的性能研究尚處在以概念設(shè)計(jì)為主的初步試驗(yàn)階段,鮮有文獻(xiàn)提出斜向加勁肋的適用條件、布置形式、設(shè)計(jì)步驟和驗(yàn)算方法,難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的實(shí)際工程情況。因此,全面分析了影響腹板局部穩(wěn)定和斜向加勁肋性能的各項(xiàng)幾何參數(shù)重要度,研究參數(shù)間的量化關(guān)系,結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造工藝要求,提出并完善可應(yīng)用于實(shí)際工程的鋼梁斜向加勁肋設(shè)計(jì)方案。在介紹基本的鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定概念及其計(jì)算方法的基礎(chǔ)上,總結(jié)了薄板穩(wěn)定理論中涉及的要點(diǎn),結(jié)合加勁板的屈曲分析和腹板局部穩(wěn)定的理論闡述,進(jìn)行鋼梁斜向加勁肋性能及其加勁效果的研究。利用ABAQUS有限元分析軟件,對(duì)多組設(shè)置不同情況加勁肋的工字鋼梁模型進(jìn)行彈性狀態(tài)下的特征值屈曲分析,研究各類幾何參數(shù)對(duì)腹板局部臨界屈曲荷載以及屈曲模態(tài)的影響。用于以上分析的主要參數(shù)包括斜向加勁肋的傾角、間距、增設(shè)位置、截面寬度,以及工字鋼梁的跨度、腹板高厚比、翼緣寬厚比。在重要度分析中,比較各類因素對(duì)斜向加勁肋性能發(fā)揮的影響程度,以及腹板局部穩(wěn)定性對(duì)這些因素變化的敏感程度。基于以上研究,結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范中加勁肋的構(gòu)造要求和計(jì)算公式,提出在工字鋼梁中設(shè)置斜向加勁肋的合理方法、設(shè)計(jì)建議和驗(yàn)算方法,同時(shí)得出有利于工程應(yīng)用的簡(jiǎn)化計(jì)算模型和設(shè)計(jì)流程。研究成果可以概括為以下幾點(diǎn)結(jié)論：(1)幾何參數(shù)重要度分析證明,腹板高厚比、斜向加勁肋增設(shè)位置、加勁肋間距、斜向加勁肋傾角為直接因素,鋼梁跨度、斜向加勁肋截面寬度、翼緣寬厚比為間接因素。(2)斜向加勁肋在工程中的實(shí)用價(jià)值主要體現(xiàn)在鋼梁的加固措施和構(gòu)件的經(jīng)濟(jì)效益這兩個(gè)方面：只要斜向加勁肋增設(shè)的位置合理,其在加固工程中體現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)對(duì)于腹板高度較大的鋼梁更為顯著；當(dāng)工字鋼梁的設(shè)計(jì)中采用斜向加勁肋后,腹板的厚度可以進(jìn)一步減小,大幅度降低制造成本。(3)當(dāng)組合工字鋼梁腹板高度較大且高厚比在130至140之間時(shí),斜向加勁肋能夠達(dá)到相對(duì)較好的加強(qiáng)效果。(4)由于斜向加勁肋的增設(shè)位置不同而導(dǎo)致的腹板局部穩(wěn)定性差異可達(dá)40%,無(wú)論是斜向加勁肋的設(shè)計(jì)還是對(duì)既有工字鋼梁的加固,均應(yīng)將其優(yōu)先布置于工字鋼梁支座附近主要承受剪切應(yīng)力的區(qū)格。(5)推薦采用橫向與斜向加勁肋間隔布置或者在橫向加勁肋區(qū)格中增設(shè)斜向加勁肋的方式,并且建議選擇偶數(shù)區(qū)格；擬單獨(dú)使用斜向加勁肋時(shí),應(yīng)在支座和梁跨中部分別對(duì)稱設(shè)置支承加勁肋和中間橫向加勁肋。(6)當(dāng)采用橫向與斜向加勁肋間隔布置的形式時(shí),建議將橫向加勁肋區(qū)格寬高比控制在1以上；當(dāng)單獨(dú)設(shè)置斜向加勁肋時(shí),斜向加勁肋區(qū)格寬高比應(yīng)在0.75以上。(7)盡量選擇較小的斜向加勁肋傾角,以接近45°為宜,但不應(yīng)小于arctanhw。(8)斜向加勁肋的構(gòu)造設(shè)計(jì)步驟依次為適用性判斷、斜向加勁肋增設(shè)位置的選擇、加勁肋間距的確定、斜向加勁肋傾角的調(diào)整、斜向加勁肋截面尺寸的確定。(9)建議斜向加勁肋的相關(guān)焊接構(gòu)造要求與《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003對(duì)橫向加勁肋的要求相統(tǒng)一,且斜向加勁肋不應(yīng)與橫向加勁肋焊接于同一處。(10)提出將設(shè)置斜向加勁肋的鋼梁轉(zhuǎn)化為桁架體系的思想,斜向加勁肋被視為桁架中的斜腹桿,可估算出斜向加勁肋所受的軸向壓力。
【關(guān)鍵詞】：實(shí)腹式焊接組合工字鋼梁 斜向加勁肋 腹板局部穩(wěn)定 特征值屈曲分析
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU392.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-25
• 1.1 引言10-11
• 1.1.1 組合工字鋼梁簡(jiǎn)介10-11
• 1.1.2 加勁肋的含義及作用11
• 1.2 課題背景及來(lái)源11-17
• 1.2.1 工字鋼梁腹板的主應(yīng)力方向及屈曲形式11-13
• 1.2.2 斜向加勁肋的特點(diǎn)及工程應(yīng)用情況13-15
• 1.2.3 工字鋼梁腹板設(shè)置斜向加勁肋15-16
• 1.2.4 鋼梁腹板屈曲后強(qiáng)度的利用16-17
• 1.3 加勁板的穩(wěn)定性研究17-18
• 1.4 鋼梁加勁肋的國(guó)內(nèi)外研究概況18-22
• 1.4.1 國(guó)內(nèi)研究概況18-21
• 1.4.2 國(guó)外研究概況21-22
• 1.5 本文研究目的、意義、內(nèi)容及技術(shù)路線22-25
• 1.5.1 研究目的和意義22-23
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容23-24
• 1.5.3 技術(shù)路線24-25
• 第2章 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問(wèn)題及其計(jì)算方法25-34
• 2.1 概述25-27
• 2.2 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問(wèn)題27-29
• 2.2.1 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問(wèn)題的特點(diǎn)27-28
• 2.2.2 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問(wèn)題的分類28-29
• 2.3 穩(wěn)定問(wèn)題的計(jì)算方法29-33
• 2.3.1 平衡法30
• 2.3.2 能量法30-31
• 2.3.3 數(shù)值法31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第3章 薄板的穩(wěn)定問(wèn)題研究34-47
• 3.1 概述34
• 3.2 小撓度理論34-38
• 3.2.1 平衡法34-36
• 3.2.2 能量法36-38
• 3.3 大撓度理論38-41
• 3.3.1 單向均勻受壓簡(jiǎn)支矩形板的屈曲后強(qiáng)度39-40
• 3.3.2 板的彈塑性屈曲40-41
• 3.4 加勁板的屈曲研究41-42
• 3.5 鋼梁腹板的局部穩(wěn)定研究42-45
• 3.5.1 純彎曲應(yīng)力作用下的屈曲42-44
• 3.5.2 純剪切應(yīng)力作用下的屈曲44-45
• 3.5.3 設(shè)置橫向加勁肋腹板局部穩(wěn)定性驗(yàn)算45
• 3.6 本章小結(jié)45-47
• 第4章 斜向加勁肋幾何參數(shù)有限元分析47-82
• 4.1 概述47
• 4.2 有限元模型的建立47-51
• 4.2.1 幾何模型47-48
• 4.2.2 模型參數(shù)48-49
• 4.2.3 有限元單元和模型材料49
• 4.2.4 網(wǎng)格劃分49
• 4.2.5 邊界條件49-50
• 4.2.6 模型加載50
• 4.2.7 特征值屈曲分析50-51
• 4.3 斜向加勁肋幾何參數(shù)有限元分析51-81
• 4.3.1 斜向加勁肋傾角對(duì)腹板屈曲的影響51-57
• 4.3.2 加勁肋間距對(duì)腹板屈曲的影響57-75
• 4.3.3 斜向加勁肋增設(shè)位置對(duì)腹板屈曲的影響75-78
• 4.3.4 斜向加勁肋截面寬度對(duì)腹板屈曲的影響78-81
• 4.4 本章小結(jié)81-82
• 第5章 工字鋼梁幾何參數(shù)有限元分析82-96
• 5.1 概述82
• 5.2 工字鋼梁幾何參數(shù)有限元分析82-95
• 5.2.1 鋼梁跨度變化對(duì)斜向加勁肋性能的影響82-85
• 5.2.2 腹板高厚比變化對(duì)斜向加勁肋性能的影響85-90
• 5.2.3 翼緣寬厚比變化對(duì)斜向加勁肋性能的影響90-95
• 5.3 本章小結(jié)95-96
• 第6章 工字鋼梁腹板設(shè)置斜向加勁肋的設(shè)計(jì)方法96-104
• 6.1 概述96
• 6.2 影響斜向加勁肋性能的幾何參數(shù)重要度分析96-99
• 6.2.1 工字鋼梁腹板高厚比96-97
• 6.2.2 斜向加勁肋的增設(shè)位置97
• 6.2.3 加勁肋間距97-98
• 6.2.4 斜向加勁肋傾角98-99
• 6.2.5 鋼梁跨度99
• 6.3 斜向加勁肋的設(shè)計(jì)99-103
• 6.3.1 構(gòu)造設(shè)計(jì)100-102
• 6.3.2 穩(wěn)定及焊縫驗(yàn)算102-103
• 6.4 本章小結(jié)103-104
• 第7章 結(jié)論與展望104-107
• 7.1 結(jié)論104-106
• 7.2 展望106-107
• 致謝107-108
• 參考文獻(xiàn)108-114
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文、科研成果及獲獎(jiǎng)情況114

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 葉華文;張瀾;秦健淇;趙琦;陳醉;Pearson.C.;Delatte,N.;;魁北克大橋垮塌全過(guò)程分析[J];中外公路;2015年05期

2 武曉東;宋波;;抗彎剛度比對(duì)加勁板屈曲性能的影響[J];北京科技大學(xué)學(xué)報(bào);2012年11期

3 黃炳生;蔣萌;黃顧忠;;設(shè)置斜向加勁肋鋼梁試驗(yàn)研究[J];應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào);2011年06期

4 王宇;劉永軍;李豪邦;;門式剛架轉(zhuǎn)角節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)研究[J];四川建筑科學(xué)研究;2010年05期

5 方恬;;門式剛架構(gòu)件橫向加勁肋的設(shè)置與計(jì)算[J];建筑結(jié)構(gòu);2010年08期

6 吳海洋;霍莉莉;;交叉加勁肋對(duì)工字型鋼梁穩(wěn)定承載力的影響[J];鋼結(jié)構(gòu);2010年07期

7 李華;趙永剛;吳高都;魏麗婷;;用加勁肋加強(qiáng)的四邊簡(jiǎn)支矩形板屈曲[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2010年18期

8 王慶義;李澤;;工字梁腹板和鋼板剪力墻剪切屈曲系數(shù)分析[J];建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展;2010年03期

9 王宇;劉永軍;李豪邦;;門式剛架轉(zhuǎn)角節(jié)點(diǎn)加勁肋設(shè)置試驗(yàn)研究及有限元分析[J];建筑結(jié)構(gòu);2010年04期

10 戈昕;董晶;董鳳舉;;薄板屈曲后強(qiáng)度理解及設(shè)計(jì)應(yīng)用[J];工程建設(shè)與設(shè)計(jì);2010年01期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 劉成;曹平周;;組合梁跨中段可不設(shè)橫向加勁肋的長(zhǎng)度取值分析[A];第十二屆全國(guó)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)暨第二屆全國(guó)索結(jié)構(gòu)技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2012年

2 靳猛;宋杰;周學(xué)軍;;工字型組合梁腹板加勁肋間距的簡(jiǎn)化計(jì)算[A];第五屆全國(guó)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2005年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 曹春華;斜加勁鋼板剪力墻性能研究[D];西安建筑科技大學(xué);2008年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 張浩;純彎荷載作用下抗扭加勁肋對(duì)梁腹板局部穩(wěn)定性的影響[D];西安建筑科技大學(xué);2013年

2 侯睿;雙軸對(duì)稱焊接工字型組合鋼梁考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的整體穩(wěn)定性能研究[D];新疆大學(xué);2012年

3 吳海洋;加勁肋對(duì)工字形鋼梁穩(wěn)定承載力的影響[D];西安建筑科技大學(xué);2009年

4 康孝先;薄板的曲后性能和梁腹板拉力場(chǎng)理論研究[D];西南交通大學(xué);2005年

5 劉高波;節(jié)點(diǎn)域斜加勁肋設(shè)計(jì)計(jì)算方法[D];西安建筑科技大學(xué);2005年

6 許海艷;同時(shí)設(shè)縱橫向加勁肋的梁腹板在復(fù)合應(yīng)力作用下的屈曲分析[D];西安建筑科技大學(xué);2004年

7 宛海沫;薄腹板工形梁橫向加勁肋的性能及設(shè)計(jì)[D];西安建筑科技大學(xué);2004年

，

本文編號(hào)：873498