轻钢仓储门式桁架结构力学特性数值分析与优化设计研究

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轻型门式钢结构是当今仓储厂房主要的建筑结构形式,因其强度高、自重小、抗震性能好、造型美观、便于预造与运输、施工安全迅速等优点,而且更符合环保、可持续发展的要求,大多应用于工业厂房、候机楼、体育馆、大剧院、博物馆、展览馆、活动房屋、加层建筑及仓库等,已渐渐替代了传统的钢筋混凝土结构。   本文所研究的轻钢仓储门式桁架结构,全部采用插盘式脚手架连接而成,其墙体结构与桁架梁系统组合一起形成了一种新型的建筑产品。通过大型有限元分析软件ANSYS建立了复杂的三维结构计算模型,研究了在三种荷载工况组合条件下轻钢整体结构的强度、刚度及稳定性问题,并进行了整体结构优化设计研究。根据三种工况下的三向位移曲线、三向位移等色图、单向位移对比曲线、杆件受力等色图、极限荷载位移曲线图及单榀桁架单向位移图等方面对比分析的基础上,对桁架结构局部形式进行了改进,比较了结构改进前后在三种工况组合条件下的三向位移值、整体结构刚度变形值、杆件强度储备能力、整体结构稳定性能等,提高了桁架结构的力学性能。   在改进结构的基础上,基于ANSYS的APDL参数化命令流语言,并在满足规范要求的前提下,通过变化结构杆件截面尺寸,对轻钢门式桁架结构进行了优化设计,分析了优化结构的整体刚度变化、强度变化及稳定性变化等力学性能,给出了结构改进前后与优化前后结构的力学特性对比。   本文的研究工作,对了解轻钢门式桁架结构的力学特性和受力机理有一定的参考价值,能为仓储厂房轻型钢结构建筑工程的设计研究工作提供一定的工程技术支持。  
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