水平荷载作用下门式刚架抗灾害能力研究

摘要

随着我国经济的日益发展，我国的工业建筑也越来越多，而门式刚架结构在工业厂房中占据主要地位，但是门式刚架结构也有其自身的不足，其抗灾能力较弱，而我国的灾害荷载又比较多，在灾害荷载中地震和风灾又占据主要地位，因此门式刚架破坏的最主要因素是水平荷载。因此对门式刚架结构进行水平荷载下的受力性能分析具有现实意义。
　　 本文首先分析了近年来轻钢门式刚架被灾害所破坏的类型和破坏机理，认为由水平荷载导致门式刚架的破坏主要是门式刚架主体结构破坏，比如柱子的倒塌，柱子的弯折，柱子的扭折等；介绍了有限元法的发展历史和计算分析原理，有限元法是轻钢门式刚架结构受力性能和极限承载力分析的常用方法，并给出了门式刚架的破坏准则，从而根据破坏准则对门式刚架进行结构有限元极限承载力分析；然后通过削弱相同程度的各个杆件分别求出削弱后门式刚架极限承载力的降低程度，以此断定各杆件在平面刚架结构中的重要程度；节点刚度对门式刚架具有举足轻重的影响，本文分析了不同节点刚度下门式刚架的极限承载力，并给出了节点刚度的划分范围。对空间整体门式刚架进行了屈曲分析和极限承载力分析；以及空间门式刚架在超越荷载作用下的荷载位移曲线；并对空间门式刚架进行一侧杆件的削弱，分析削弱后整体刚架极限承载力的降低程度，且与平面门式刚架杆件削弱后极限承载力的降低程度进行对比，结论基本是一致的。从而提出门式刚架在结构设计中杆件的重要性系数。
　　 最后对门式刚架采取加固措施，在其节点处进行加腋，以提高整个节点域的刚度，进而提高整个门式刚架的极限承载力；本文分别用三种算法来验证加腋后极限承载力增加的程度，第一种算法是用强度法，第二种方法用有限元软件对门式刚架进行模拟加腋来分析其极限承载力的提高程度，第三种是褚云鹏对门式刚架加腋节点试验研究的结果也得出加腋后门式刚架的极限承载力有很大程度的提高，说明用加腋的方法来提高门式刚架的极限承载力是可行的。