钢材属于轻质高强材料,因而,轻钢门式刚架结构稳定极限承载力往往比结构构件的材料强度承载力要小,也就是说,轻钢门式刚架的稳定显得更为重要。我国对门式刚架平面内整体稳定性的验算主要采用单个构件计算长度法,即用分析刚架中的单个构件(如柱)的稳定来代替刚架的整体稳定分析。在单个构件的稳定分析中,再去考虑别的构件对它的约束。这种分析方法显然简化了实际工程中刚架的几何尺寸、受力情况、构件的平面内变形协调、整个门式刚架结构体系的构件空间变形协调等众多因素,显然不及刚架的整体稳定分析真实和贴近实际。本文采用有限元程序ANSYS建立门式刚架的空间整体模型,并分别对其进行平面内整体稳定分析和考虑空间构件变形协调的平面外稳定分析,从而得出影响其平面内稳定和平面外稳定性能的因素,并对门式刚架结构体系的次要构件作静力分析后提出了这些构件合理布置的意见。 首先介绍了刚架失稳类型,并用传统的计算方法得出刚架发生各失稳模式时的简略计算公式,从公式中判断出影响刚架平面内稳定的因素。随后,介绍了有限元软件ANSYS用于分析刚架稳定的两种屈曲分析类型,并对这两种分析类型的计算原理和计算结果作了比较,从而确定了适用于本文的屈曲分析类型为弧长法非线性屈曲分析。 随即,采用弧长非线性屈曲分析法对影响刚架平面内稳定因素,如水平荷载、刚架高跨比、斜梁坡度、刚架内存在的弯矩和梁轴力、梁柱截面腹板高厚比和翼缘宽厚比等,作了参数分析,从分析结果中判断出影响刚架平面内稳定的主、次要因素。 最后,采用采用弧长非线性屈曲分析法对门式刚架结构体系中的次要构件,如纵向系杆、柱间支撑和屋面水平支撑、檩条及拉杆,作了静力分析。一方面分析了这些次要构件对主刚架结构平面外整体稳定的影响,另一方面分析了这些次要构件本身的受力性能,综合考虑这两方面的计算结果后,提出了这些次要构件合理布置的设计建议。为轻钢门式刚架结构的设计和进一步的研究打下良好基础。