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《北京交通大学》 2007年
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实腹式门式拱架结构稳定性能与设计方法研究

夏怀鹏  
【摘要】: 实腹式门式拱架结构是一种新型结构,它结合了拱和门式刚架的特点,建筑新颖美观,结构自重小,受力合理。但是,这种结构的稳定性能和设计方法都缺乏研究。本课题以实腹式门式拱架结构(以下都简称门式拱架)为研究对象,利用有限元方法研究了门式拱架结构的稳定性能,结合门式刚架的规范对门式拱架柱的设计方法进行了初步的探讨。 首先研究了门式拱架结构的线弹性屈曲性能。利用ANSYS提供的梁单元BEAM3和壳单元SHELL181分别建立模型,考虑全跨均布荷载和半跨均布荷载,对结构进行了特征值分析,研究了结构的整体屈曲模态。通过对两种单元模型的对比分析,验证了模型的合理性。 在弹性分析的基础上,对门式拱架结构的非线性稳定性能进行了研究。首先对等截面门式拱架结构考虑初始缺陷的几何非线性性能进行了计算和分析,相应的对变截面门式拱架结构考虑初始缺陷的几何非线性性能进行了计算和分析。比较发现,两种截面形式的模型呈现相同的规律。同时考虑几何非线性和材料非线性,针对等截面的模型进行了包括考虑初始缺陷、残余应力以及柱脚不同的连接方式的计算和分析。 其次探讨了门式拱架结构的设计方法。结合实际情况,研究了有侧移刚架柱的计算长度系数,并对门式拱架结构柱的计算长度系数进行了计算。在稳定性能和设计方法研究的基础上,对门式拱架结构的承载性能的影响因素进行了研究,考察了矢跨比、拱轴曲线形式以及截面的变化形式对结构承载性能的影响,建议了矢跨比的取值范围。 最后,结合实际工程,对门式拱架结构进行了工程试设计。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TU392.5

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