多层钢框架结构无梁楼盖升板施工有限元分析与模拟软件的开发

摘要

随着我国城市进程的加快和人民生活水平的提高，住宅已成为第一位消费需求，国家也把发展住宅产业作为拉动国民经济增长的重要环节。钢结构住宅以其性能高、绿色环保、施工速度快、建造周期短等诸多优势，在住宅中得到了广泛应用，但现浇混凝土楼板的养护严重影响了钢框架的施工速度，为解决这一问题，本文探讨适用于钢框架结构的一种质量可靠，施工速度快的施工方法——升板法。升板结构按楼盖形式可分为有梁楼盖体系和无梁楼盖体系两种，本论文主要对无梁楼盖钢框架结构体系的升板技术及计算机仿真进行研究。 目前无梁楼盖升板施工工艺及现有理论都是基于钢筋混凝土结构，而对于全新的钢结构体系存在着理论研发不足、与钢结构施工技术不配套、力学行为不明确、与钢结构体系升板施工技术的配套构件研究不足等问题。本文首先进行了升板提升顺序优化研究，对比普通升板施工工艺分析了叠层升板的可行性及其优势，并进一步提出了计算机同步控制在升板施工中的理论研究，给出了计算机同步提升控制的编制过程，为实际工程应用提供了理论支持。 一切科学研究，试验是唯一可信的手段，但是对于钢结构升板技术的理论，要衡量其正确性与否，足尺的结构试验是有难度的，一是整体试件尺寸较大，二是受研究经费的限制，因此利用先进的计算机仿真技术就成为一种既方便又可行的选择。本文以大型通用有限元分析软件ANSYS为开发平台，以结构非线性分析方法为基础，利用参数化有限元分析技术开发了钢框架普通升板和叠层升板结构施工过程计算模拟软件。该软件利用ANSYS参数化(APDL)语言建模技术和单元生死技术，编写了建立模型宏、单元划分宏、加载宏、查看计算结果宏、特征值屈曲荷载求解宏。在参数化建模模块中，利用APDL语言与宏技术组织管理ANSYS的有限元命令，创建交互式界面，简单地输入模型中的某些参数值就可以建立新的模型；在单元划分、加载、结果后处理模块运用ANSYS提供的程序语言，通过界面定制、宏嵌套功能、以及单元生死技术，实现参数交互输入、界面驱动并运行程序，编制相应的ANSYS参数化命令流文件；程序还将利用模态分析方法进行特征值屈曲荷载计算。这样该软件就可应用于钢框架升板施工过程模拟计算，实现施工全过程的内力模拟跟踪分析，为钢结构体系应用升板技术奠定了理论基础。利用本文开发的计算机仿真软件，可以方便的了解升板提升阶段的内力和变形，以便为结构设计和结构吊装方案的选择提供有力的技术支撑。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及学位论文使用授权声明

第一章绪论

1、选题的背景及意义

2、国内外升板建筑的发展状况

2.1钢结构住宅体系的发展状况

2.2国内外升板建筑的发展状况

2.3多层钢框架升板体系的结构形式

3、本文的研究目的及内容

参考文献

第二章升板技术在多层钢框架结构中的应用研究

1、升板法的施工工艺和提升设备

1.1升板法的施工工艺

1.2升板法的提升设备

2、升板法提升顺序的优化研究

2.1传统的层升法施工顺序研究

2.2多板同时提升施工顺序研究

2.3提升顺序优化前后比较

3、计算机同步控制在升板施工中的应用研究

参考文献

第三章刚框架升板结构柱的稳定分析

1、失稳类型及稳定问题的常用计算方法

2、提升阶段升柱的计算简图和计算长度

3、提升阶段柱的的验算

4、保证柱稳定的措施

参考文献

第四章升板过程中框架的内力状态的有限元分析

1、 ANSYS中的高级分析技术

1.1 ANSYS中二次开发工具APDL语言简介

1.2ANSYS中的单元生死功能

2、ANSYS分析多层框架升板施工过程

2.1 APDL编程过程

2.2普通板柱框架升板施工过程的APDL编程过程及结果后处理

2.3叠层板柱框架升板施工过程的APDL编程过程及结果后处理

3、算例

参考文献

第五章结论与展望

后记

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况