平面圆钢管桁架受压腹杆稳定性能分析

摘要

近年来，采用相贯节点的平面钢管桁架结构正得到越来越广泛的应用。但沿用传统的桁架理论进行稳定设计时，杆件的计算长度系数取得过大，由于忽略了相邻构件及节点刚度对稳定性能的影响，受压杆件计算长度系数取值过大。本文选取平面钢管桁架受压腹杆为研究对象，研究节点半刚性及端部约束对受压腹杆稳定性能的影响。主要内容如下：
　　 1.基于整体分析的思想，建立受压腹杆的失稳模式计算简图，在考虑了相贯节点刚度和端部转动影响的基础上，推导出受压腹杆计算长度系数的计算公式，并利用数值计算得到受压腹杆的计算长度系数取值表。
　　 2.基于有限元软件ANSYS，建立了平面钢管桁架两节间平面内失稳模型，利用线性屈曲分析的方法，并通过算例，研究钢管桁架设计中主要参数β、γ、τ、λ、φ伊取值的变化对受压腹杆稳定性能的影响。
　　 3.根据理论分析和程序的计算结果，并参照《钢结构设计规范》，得到钢管桁架设计中受压腹杆计算长度系数取值范围0.7～0.9。
　　 本文的研究成果可以为平面钢管桁架稳定设计提供一定的理论依据和指导。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1背景与意义

1.1.1钢管结构在建筑结构中的应用

1.1.2钢管桁架的形式和特点

1.1.3钢管桁架结构的节点构造形式

1.2钢管桁架结构研究现状

1.2.1钢管结构连接设计的发展过程

1.2.2相贯节点刚度的研究现状

1.2.3钢管桁架受压腹杆计算长度的研究现状

1.3本文研究的目的与内容

第2章钢结构稳定问题的基本原理及有限元法

2.1钢结构失稳的危害

2.2钢结构失稳的分类

2.2.1平衡分叉失稳

2.2.2极值点失稳

2.2.3跃越失稳

2.3稳定问题的特点

2.4稳定问题的计算方法

2.5稳定设计需要注意的问题

2.6线性屈曲分析

2.6.1屈曲分析的概念

2.6.2有限元方法求解屈曲荷载

2.7线性屈曲分析的ANSYS求解步骤

2.8本章小结

第3章受压腹杆计算长度的理论分析

3.1稳定方程的推导

3.1.1临界荷载的特征方程

3.1.2端部约束的计算方法

3.1.3 实用计算方法

3.2考虑节点刚度的四弯矩方程

3.2.1四弯矩方程的建立

3.2.2受压腹杆计算长度的推导

3.3受压腹杆构件群稳定方程的推导

3.4腹杆计算长度系数方程的讨论

3.5本章小结

第4章受压腹杆计算长度的数值求解

4.1计算模型

4.2有限元建模

4.2.1单元的选择

4.2.2网格密度及加载方式

4.3受压腹杆的影响参数分析

4.3.1钢管结构三参数对计算长度的影响

4.3.2腹杆与弦杆的平面间夹角

4.3.3弦杆的长细比

4.4本章小结

第5章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致 谢