非滑道基础上大型钢结构分层建造技术研究

摘要

大型钢结构物如海洋石油平台、“鸟巢”体育场等，已经走进了人们的日常生活，发挥了越来越大的作用，对大型钢结构物的研究也越来越受到人们的重视。但传统的研究着眼于对钢材本身性能和加工工艺以及整体结构形式的研究，而往往忽略了对施工过程的安全性分析。
　　 本文结合青岛镍矿项目工程实际，以3M101模块为例，对基于ANSYS软件的大型钢结构件的结构及载荷特点、有限元建模及其力学分析方法进行了研究。从模型的建立，到载荷的施加，再到临时支撑位置的优化，全部过程都是应用APDL语言进行编程计算。对大型钢结构的分层建造过程分析了逐层的结构应力和变形情况，对一些应力和变形较大的关键节点进行了单独建模和网格细化，使计算精度进一步提高。同时计算了在非滑道基础上各支撑垫墩的沉降和支点反力，分析了由于各支撑垫墩的不同沉降对结构安全性能造成的影响，并首次应用ANSYS进行了临时支撑位置的优化(传统的优化都是优化形状尺寸)。将增加临时支撑后的结构应力和变形情况与未加临时支撑时进行比较，阐述了增加临时支撑的必要性。通过验证风载荷和地震载荷对钢结构分层建造过程的影响，使问题的分析更趋全面。
　　 本文的分析模拟结果与青岛施工现场实际情况进行比照，与实际结果吻合较好，证明了有限元力学计算符合工程实际需要。本文的建模和分析方法为同类结构件的有限元力学分析提供了借鉴。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1大型钢结构件简介

1.1.1研究大型钢结构件的意义

1.1.2大型钢结构件的特点

1.2课题的提出

1.2.1课题提出的背景

1.2.2国内外研究历史与现状

1.3本论文的研究内容与目的

第二章大型钢结构物的ANSYS快速建模

2.1有限元方法与ANSYS

2.1.1有限元方法

2.1.2 ANSYS与APDL语言

2.2大型钢结构件ANSYS模型的建立

2.2.1大型钢结构件建模的特点

2.2.2大型钢结构件的ANSYS建模过程

2.2.3其余模块有限元模型的建立

2.3本章小结

第三章大型钢结构物整体模型的ANSYS分析

3.1夯土地基模型的建立与桩土耦合连接

3.1.1夯土地基模型的建立

3.1.2桩土耦合的连接

3.2载荷处理

3.3大型钢结构有限元模型整体计算与结果分析

3.4风载荷作用下的结构响应

3.4.1风载荷的处理

3.4.2风载荷对结构的影响

3.5地震载荷作用下的结构响应

3.5.1地震载荷的处理

3.5.2地震载荷对结构的影响

3.6本章小结

第四章大型钢结构物分层建造过程的ANSYS分析

4.1大型钢结构有限元分层计算与结果分析

4.1.1 3M101模块1层建造工况分析

4.1.2 3M101模块2层建造工况分析

4.1.3 3M101模块3层建造工况分析

4.2 ANSYS优化设计

4.2.1优化设计理论

4.2.2 ANSYS优化设计的方法与步骤

4.3临时支撑的优化

4.3.1优化变量的选取

4.3.2约束条件的确定

4.3.3临时支撑位置优化的数学模型

4.3.4优化方法的选取与优化结果

4.4优化结果的修正

4.4.1增加临时支撑后1层建造的结果

4.4.2增加临时支撑后2层建造的结果

4.4.3增加临时支撑后3层建造的结果

4.4.4增加临时支撑与不加临时支撑结果比较

4.5本章小结

第五章全文总结

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢