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门式刚架轻钢结构风荷载及抗风雪安全性研究

李勰  
【摘要】:门式刚架轻钢结构在我国东部沿海地区的工业建筑中得到了广泛应用。这类结构具有跨度大、自重轻、刚度小等特点,决定了其抗风性能较差;然而东部沿海地区又是台风频发的地区,风致破坏是轻钢结构损伤破坏的最主要因素。因此,对这类轻钢厂房结构进行抗风性能和极限承载力的分析和研究具有重要意义。 本文首先对作为低矮房屋的门式刚架厂房的风荷载分布特性进行了研究。采用风洞模型试验方法对我国东部沿海地区一典型的既有门式刚架工业厂房进行了表面风压的试验测定,试验中考虑了封闭及山墙开洞等不同情况,并将获得的风荷载与按现行规范取值的风荷载进行了对比。 其次,探讨了强风作用下典型门式刚架轻钢结构的抗风安全性。将风洞试验测得的最不利风向的风荷载以及按现行荷载规范和轻钢规程取值的风荷载分别施加于该厂房的不利刚架上;然后采用精细的板壳有限元方法对刚架进行了极限承载力的非线性分析,获得了刚架在不同工况下的抗风安全系数和极限状态的风致破坏形态;并探讨了初始缺陷、山墙开洞等因素对极限承载力的影响。针对刚架抗风安全冗余度偏低的问题,提出了一种简便有效的梁柱节点构造加强方案。该方案不仅可明显提高刚架的风致安全性,还可降低刚架对初始缺陷的敏感性。 雪荷载也是轻钢厂房的主要控制荷载之一。论文最后以上述门式刚架轻钢厂房为例,按现行规范取用雪荷载组合,采用精细有限元方法对厂房中的典型刚架进行了非线性的极限承载力分析,获得了刚架的抗雪安全系数以及达到极限状态时的破坏模式,并与风荷载下的结果作了比较。


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