门式刚架结构体系的极限承载能力分析

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门式刚架结构构件会不可避免地出现初弯曲、初应力和初扭转等现象,使结构在开始受力的时候已处于弯扭空间受力状态。如果没有足够的平面外侧向支撑体系,门式刚架很有可能首先发生弯扭空间失稳。在实际工程中,为减少纵向构件和减小梁柱翼缘宽度,门式刚架的侧向刚度和稳定性常常需要隅撑、檩条来提供保障。为了研究探讨隅撑、檩条体系对门式刚架失稳形式和稳定极限承载力的影响,本文基于ANSYS有限元程序,采用能够考虑弯扭屈曲、局部屈曲、塑性区扩展等非线性因素影响的精细有限元方法,结合算例设计,进行了门式刚架一檩条一隅撑体系的稳定承载屈曲分析和极限承载分析,研究结果表明:1.隅撑布置对门式刚架结构的整体稳定性能影响较大。相对于设置隅撑的门式刚架,未设置隅撑时门式刚架稳定承载能力降低幅度较大。门式刚架在较小跨度(36m跨度以下)范围时,隅撑的布置方式和数量对门式刚架稳定极限承载能力影响较小。随着跨度的增大,在门式刚架梁下翼缘、柱内侧翼缘受压区布置隅撑对门式刚架稳定承载能力的改善优于仅在侧向支撑点处布置隅撑;每隔一道檩条布置隅撑和每一道檩条处都布置隅撑,虽然极限承载能力随隅撑数量的增加有所提高,但增加幅度不大;在门式刚架梁下翼缘、柱内侧翼缘受压区布置隅撑的方式最为合理。2.檩条刚度对门式刚架稳定性能的影响随结构跨度的变化而不同。对于跨度较小的门式刚架,增加檩条刚度对提高门式刚架稳定承载力作用不明显;对于大跨度门式刚架,增加檩条刚度能较大幅度改善门式刚架稳定承载能力。3.隅撑刚度对门式刚架稳定影响较小,设计隅撑时仅满足其强度要求即可。4.在提高门式刚架稳定承载能力方面,增设隅撑比提高檩条刚度的效果更明显。
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