考虑空间协同作用的门式刚架结构抗风设计研究

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目前,门式刚架轻型钢结构因为施工工期短、自重小、隔热保温好、建筑造型美观等优点,被广泛应用于一般的工业建筑中,在建筑领域迅猛发展。由于门式刚架轻型房屋结构体系横向刚度较小,风荷载对门式刚架轻型钢结构带来的破坏是不容忽视的。在实际的工程中,对门式刚架结构起控制作用的组合,往往不只是竖向荷载参与的组合,门式刚架的体型及跨度决定了控制组合一定会有包含水平荷载作用的组合,因此水平荷载作用下门式刚架轻型钢结构的研究就显得十分重要了。   现有的门式刚架的设计分析基本上是以平面刚架为主,在考虑抵抗风荷载时,主要抗侧移刚度由横向门式刚架提供。但在实际情况中,门式刚架是通过系杆、檩条、支撑、屋面和墙面的压型钢板等把各榀刚架连系在一起,受荷载时,这些构件是协同作用,一起抵抗外荷载,因此按平面刚架计算与实际存在差异。   本文对位于卡塔尔多哈MESAIEED港口的水泥库工程项目其中的一个厂房进行分析,该厂房采用变截面门式刚架轻型钢结构体系,根据该工程咨询公司RENT-A-PORTN.V.的要求,按英国规范BS6399-PT2对其风荷载进行了计算。在抗风设计过程中,空间门式刚架中布置屋面连续支撑和山墙十字交叉支撑,以提高门式刚架的抗侧移刚度。对此问题,本文采用ANSYS有限元分析软件,建立了布置屋而横向支撑的门式刚架、考虑蒙皮效应的门式刚架的空间模型,在风荷载控制的组合下对其进行分析,提出门式刚架轻型钢结构在结构抗风设计分析中可以采用设置屋面连续支撑和山墙支撑的途径抵抗风荷载。   本文分别对考虑空间协同作用门式刚架结构体系和平面刚架进行分析研究。通过对门式刚架控制截面的位移和内力对比,分析其变化规律,研究了支撑对门式刚架结构受力性能的影响。本文的分析结果为门式刚架结构抗风设计提供一个合理的、可靠的理论基础,同时对实际工程有一定的参考价值。
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