基于大吨位吊车门式刚架位移限制的有限元分析

摘要

轻型门式刚架房屋钢结构是目前国内应用最为广泛的轻型钢结构。现行《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)对吊车吨位限定为不大于20吨，但是有些轻型维护系统的钢结构厂房吊车吨位超过了以上限值。对于不符合《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的结构体系，一般做法是按《钢结构设计规范》(GB50017-2003)相关规定进行设计，以确保结构的安全，由此结构的用钢量也会大幅增加。
　　为解决上述用钢量增大问题，本文经由对大吨位门式刚架的计算，设计3个系列，共9个变截面门式刚架进行有限元参数分析：
　　分别对对静力荷载作用下的变截面门式刚架和水平循环荷载作用下的变截面门式刚架进行有限元参数分析，对比分析了梁截面面积、柱截面面积及吊车荷载等参数对结构承载能力及变形的影响。
　　提出在超过《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的带有吨位不超过50T、中级工作制吊车的门式刚架，可参考继续沿用《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的挠度限值 L/180。相较于梁截面，柱截面的改变对柱顶侧移及极限承载力的影响更明显，加入20T吊车荷载后的门式刚架极限承载力大幅提高，而32T吊车荷载与20T吊车荷载门式刚架的承载力和柱顶侧移的差异较小。提出在超过《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的带有吨位不超过50T、中级工作制吊车的门式刚架，考虑到《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》要求的最大侧移还受到其它的水平作用力影响，可参考已有工程实例选用H/400作为柱顶侧移限值。
　　根据有限元参数分析结果，建议采用现行《钢结构设计规范》与《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》相结合的设计思路，对大吨位门式刚架结构提出设计建议。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 门式刚架的研究现状

1.3 本文问题的提出

1.4 本文的研究内容

第二章 轻型门式刚架设计的基本理论

2.1设计基本原则

2.2 门式刚架结构设计理论

2.3非线性有限元理论

2.4 相关屈曲理论

第三章 32T双梁吊车钢结构厂房的计算

3.1 工程背景

3.2 主刚架计算与分析

3.3 采用《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》计算主刚架

3.4 采用《钢结构设计规范》计算主结构的结果

3.5 设计计算结果比较

3.6 参数设计

3.7 本章小结

第四章 有限元模型分析

4.1 有限元模型的建立

4.2 门式刚架的静力稳定性能分析

4.3 刚架竖向挠度与“轻钢规范”和“普钢规范”限值的对比

4.4 低周往复荷载作用下门式刚架的受力性能研究

4.5 刚架柱顶侧移与“门刚规范”和“普钢规范”限值的对比

4.6 本章小结

结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢