本文選題：簡支桁架組合樓蓋 + 有限元分析��； 參考：《清華大學》2015年碩士論文

【摘要】：近年來,我國大型及特大型公共建筑和高層建筑得到迅猛發(fā)展,對大跨重載結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大需求。與此同時,資源能源浪費、環(huán)境污染等問題已成為目前結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域面臨的重要挑戰(zhàn)。鋼桁架-混凝土組合梁(后簡稱:桁架組合梁)通過栓釘連接件將鋼桁架與混凝土板組合在一起協(xié)同工作,在大跨重載條件下具有優(yōu)越的受力性能和經(jīng)濟優(yōu)勢,同時易于實現(xiàn)綠色施工。本文對簡支桁架組合梁以及簡支桁架組合樓蓋的受力性能、設(shè)計方法、技術(shù)經(jīng)濟指標、設(shè)計優(yōu)化等問題開展研究,完成的主要工作包括:1.在通用有限元程序ABAQUS的平臺上,采用殼-實體混合有限元模型對簡支桁架組合梁的受力性能開展研究,并通過實驗結(jié)果加以驗證�；谠撚邢拊Ｐ�,通過參數(shù)分析對簡支桁架組合梁基于剛度等效的有效翼緣寬度進行分析,提出基于剛度等效的有效翼緣寬度計算公式,與規(guī)范相比能夠更好地預測簡支桁架組合梁的結(jié)構(gòu)剛度和變形。在現(xiàn)行規(guī)范建議的實腹式組合梁設(shè)計方法的基礎(chǔ)上,給出了簡支桁架組合梁的承載力極限狀態(tài)設(shè)計方法幾點建議;2.基于塑性極限承載力設(shè)計方法,在保證相同極限彎矩的條件下,針對用鋼量指標,對簡支桁架組合梁和簡支工字鋼組合梁的桿件截面參數(shù)進行優(yōu)化分析,可知高跨比、桁架組合梁弦桿面積比、工字鋼組合梁翼緣面積比對組合梁用鋼量指標的影響最大。此外,基于對桁架組合梁以及工字鋼組合梁同參數(shù)條件下的用鋼量對比分析得到了相關(guān)優(yōu)化設(shè)計建議;3.采用梁-殼混合有限元模型,在滿足塑性承載力設(shè)計要求的條件下,通過控制樓蓋應力的方式對簡支桁架組合樓蓋和簡支工字鋼組合樓蓋的用鋼量進行樓蓋布置的參數(shù)分析、以及同參數(shù)條件下簡支桁架組合樓蓋和簡支工字鋼組合樓蓋用鋼量的對比分析,最后給出了工程設(shè)計時考慮用鋼量指標的結(jié)構(gòu)選型建議;4.結(jié)合某實際工程大跨重載組合樓蓋的優(yōu)化設(shè)計,對本文提出的考慮用鋼量指標的結(jié)構(gòu)選型建議進行了驗證。設(shè)計結(jié)果表明:簡支桁架組合梁及桁架組合樓蓋在受力性能、樓蓋舒適度、結(jié)構(gòu)高度、用鋼量、自重等方面綜合指標優(yōu)越,具有廣闊的應用前景。
[Abstract]:In recent years, large and super large public buildings and high-rise buildings have been developed rapidly in our country, and there is a huge demand for large span and heavy load structures.At the same time, the waste of resources and energy, environmental pollution and other problems have become an important challenge in the field of structural engineering.Steel truss-concrete composite beams (hereinafter referred to as truss composite beams) work together with steel trusses and concrete slabs through bolt connectors, which have superior mechanical performance and economic advantages under the condition of long span and heavy load.At the same time, it is easy to realize green construction.In this paper, the mechanical behavior, design method, technical and economic index, design optimization of simply supported truss composite beam and composite floor of simply supported truss are studied. The main work accomplished includes: 1.On the platform of the universal finite element program ABAQUS, the mechanical behavior of simply supported truss composite beams is studied by using the hybrid finite element model of shell and solid, and the experimental results are verified.Based on the finite element model, the effective flange width based on stiffness equivalence of simply supported truss composite beam is analyzed by parameter analysis, and a formula for calculating effective flange width based on stiffness equivalence is proposed.Compared with the code, the stiffness and deformation of simply supported truss composite beams can be predicted better.On the basis of the design method of solid web composite beam suggested by the current code, several suggestions on the design method of bearing capacity limit state of simply supported truss composite beam are given in this paper.Based on the design method of plastic ultimate bearing capacity and under the condition of ensuring the same ultimate bending moment, the section parameters of simply supported truss composite beam and simply supported I-steel composite beam are optimized and analyzed under the condition of the same ultimate bending moment, and the ratio of height to span is known.The chord area ratio of truss composite beam and the flange area ratio of I-beam composite beam have the greatest influence on the steel quantity index of composite beam.In addition, based on the comparison and analysis of the amount of steel used in truss composite beams and I-beam composite beams with the same parameters, the relevant optimal design suggestions are obtained.In this paper, the beam-shell hybrid finite element model is used to analyze the parameters of floor layout of simply supported truss composite floor and simply supported I-steel composite floor by controlling the stress of the floor under the condition of satisfying the design requirements of plastic bearing capacity.In addition, the comparison and analysis of the steel consumption between the simple truss composite floor and the simple supported I-steel composite floor under the same parameters are given. Finally, the suggestion of structural type selection considering the steel quantity index in the engineering design is given.Combined with the optimization design of the large-span and heavy-load composite floor of a practical project, this paper verifies the suggestion of structural selection considering the steel quantity index in this paper.The design results show that the composite beam with simply supported truss and the composite floor of truss are superior in the aspects of mechanical performance, floor comfort, structural height, steel quantity, weight of body, and so on, and have a broad application prospect.
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU398.9

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本文編號：1766365