工字鋼與槽鋼組合門字架受力變形分析計(jì)算力學(xué)課程設(shè)計(jì)(已修改)
2025-10-26 16:50 本頁(yè)面
【正文】 計(jì)算力學(xué)課程設(shè)計(jì) 工字鋼與槽鋼組合門字架受力變形分析 研究的目的和意義 ? 結(jié)構(gòu)力學(xué)靜力分析，鞏固有限元理論知識(shí)，掌握邊界處理方法，能夠用有限元分析軟件 ansys求解工程實(shí)際問(wèn)題。例如本次的門字架結(jié)構(gòu)的受力變形分析。 基本理論 ? 一、門字架的分析 ? （一）、結(jié)構(gòu)組成 輕型門式鋼 剛架 的結(jié)構(gòu)體系包括以下組成部分： （ 1）主結(jié)構(gòu)：橫向 剛架 （包括中部和端部 剛架 ）、樓面梁、托梁、支撐體系等； （ 2）次結(jié)構(gòu)：屋面檁條和墻面檁條等； （ 3）圍護(hù)結(jié)構(gòu)：屋面板和墻板； （ 4）輔助結(jié)構(gòu)：樓梯、平臺(tái)、扶欄等； （ 5）基礎(chǔ)。 平面門式剛架和支撐體系再加上托梁、樓面梁等組成了輕型鋼結(jié)構(gòu)的主要受力 骨架 ，即主結(jié)構(gòu)體系。屋面檁條和墻面檁條既是圍護(hù)材料的支承結(jié)構(gòu)，又為主結(jié)構(gòu)梁柱提供了部分側(cè)向支撐作用，構(gòu)成了輕型鋼建筑的次結(jié)構(gòu)。屋面板和墻面板起整個(gè)結(jié)構(gòu)的圍護(hù)和封閉作用，由于蒙皮效應(yīng)事實(shí)上也增加了輕型鋼建筑的整體剛度。 外部 荷載 直接作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上。其中，豎向和橫向荷載 通過(guò)次結(jié)構(gòu)傳遞到主結(jié)構(gòu)的橫向門式剛架上，依靠門式剛架的自身剛度抵抗外部作用?？v向風(fēng) 荷載 通過(guò)屋面和墻面支撐傳遞到基礎(chǔ)上。 （二）、結(jié)構(gòu)布置 ? 輕型門式鋼剛架的跨度和柱距主要根據(jù)工藝和建筑要求確定。結(jié)構(gòu)布置要考慮的主要問(wèn)題是溫度區(qū)間的確定和支撐體系的布置。 考慮到溫度效應(yīng)，輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑的縱向溫度區(qū)段長(zhǎng)度不應(yīng)大于 300m，橫向溫度區(qū)段不應(yīng)大于 150m。當(dāng)建筑尺寸超過(guò)時(shí)，應(yīng)設(shè)置溫度伸縮縫。溫度伸縮縫可通過(guò)設(shè)置雙柱，或設(shè)置次結(jié)構(gòu)及檁條的可調(diào)節(jié) 構(gòu)造 來(lái)實(shí)現(xiàn)。 支撐布置的目的是使每個(gè)溫度區(qū)段或分期建設(shè)的區(qū)段建筑能構(gòu)成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu) 骨架 。布置的主要原則如下： （ 1）柱間支撐和屋面支撐必須布置在同一開間內(nèi)形成抵抗縱向荷載的支撐桁架 。支撐 桁架 的直桿和 單斜 桿應(yīng)采用剛性系桿，交叉斜桿可采用柔性構(gòu)件。剛性系桿是指圓管、 H型截面、 Z或 C型冷彎薄壁截面等，柔性構(gòu)件是指圓鋼、拉索等只受拉截面。柔性拉桿必須施加預(yù)緊力以抵消其自重作用引起的下垂； （ 2）支撐的 間距 一般為 30m40m，不應(yīng)大于 60m； （ 3）支撐可布置在溫度區(qū)間的第一個(gè)或第二個(gè)開間，當(dāng)布置在第二個(gè)開間時(shí)，第一開間的相應(yīng)位置應(yīng)設(shè)置剛性系桿； （ 4） 的支撐斜桿能最有效地傳遞水平荷載，當(dāng)柱子較高導(dǎo)致單層支撐構(gòu)件角度過(guò)大時(shí)應(yīng)考慮設(shè)置雙層柱間支撐； 二、結(jié)構(gòu)矩陣分析 ? 結(jié)構(gòu)矩陣分析是結(jié)構(gòu)力學(xué)的一種分析方法。結(jié)構(gòu)矩陣分析方法認(rèn)為：結(jié)構(gòu)整體可以看作是由有限個(gè)力學(xué)小單元相互連接而組成的集合體，每個(gè)單元的力學(xué)性能可以比作建筑物中的磚瓦，裝配在 一起就提供整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性。 ? 在有限元法中的基本思想是： ? ，單元只在數(shù)目有限的節(jié)點(diǎn)相連。在節(jié)點(diǎn)引進(jìn)等效載荷，代替實(shí)際作用與系統(tǒng)的外載荷 ? ，按一定的規(guī)則建立求解未知量與節(jié)點(diǎn)相互作用之間的關(guān)系 ? ，引入邊界條件，構(gòu)成一組以節(jié)點(diǎn)變量為未知量的代數(shù)方程組，求解就得到有限個(gè)節(jié)點(diǎn)處的待求變量 ? 所以，有限元法實(shí)質(zhì)上是把具有無(wú)限個(gè)自由度的聯(lián)系系統(tǒng)，理想化為只有有限個(gè)自由度的單元集 合體，使問(wèn)題轉(zhuǎn)化為適合于數(shù)值求解的結(jié)構(gòu)型問(wèn)題 ? 結(jié)構(gòu)力學(xué)靜力分析用于求解靜力載荷作用下結(jié)構(gòu)的位移和應(yīng)力等。靜力分析包括線性和非線性分析。而非線性分析涉及塑性，應(yīng)力剛化，大變形，大應(yīng)變，超彈性，接觸面和蠕變。本次分析為 結(jié)構(gòu)線性靜力分析 ? 結(jié)構(gòu)力學(xué)靜力分析用于計(jì)算由那些不包括慣性和阻尼效應(yīng)的固定不變的載荷作用于結(jié)構(gòu)或部件上引起的位移，應(yīng)
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