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螺栓连接验收方案对单层工业厂房安全性能的影响

作　者: 周斌
导　师: 黄斌
学　校: 武汉理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢结构质量验收门式刚架半刚性高强螺栓
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 90次
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内容摘要

发展绿色生态建筑,是我国建筑发展战略的一个重要方向,也是武汉市建委的城市建设目标。在绿色生态建筑方面,钢结构厂房和住宅体系的推广应用和产业化是一个较好的切入点,对于武汉市发展生态环保建筑的具体实施有重要意义。如何保证和评价钢结构厂房和住宅的施工质量成为环保型建筑结构建设的重要一环。其中,钢结构节点施工质量的好坏又是关系整个钢结构体系安全的一个关键部分。以国家验收规范为指导,考虑到武汉市具体地区的施工水平的差异、大量被使用的钢结构体系以及实际功能要求的不同,可以将规范条款中宽泛的地方更加具体化,并用以指导本地区钢结构的施工质量验收和安全性能的检测与评价。为了了解武汉地区单层厂房的建造地点、数量、规模和结构类型,统计典型钢结构梁柱节点栓接方式和数量,本课题组联系2处实际工程项目进行了调查,本文结合这2处实际工程项目,以钢结构单层工业厂房为研究对象,利用半刚性理论和有限元软件,对钢结构单层工业厂房梁柱节点高强螺栓的质量验收方案进行了研究,主要研究内容如下：第一,介绍了典型的单层工业厂房——门式刚架结构的特点及应用,阐述门式刚架风灾、雪灾破坏形式及原因,并分析门式刚架梁柱节点施工质量对整个结构破坏机理的影响。第二,对半刚性连接的特性、模拟及计算进行阐述和推导,利用半刚性理论,绘制实际结构梁柱节点的弯矩—转角曲线,将数值计算结果与ANSYS有限元分析结果进行对比,通过对比分析,把四参数指数模型公式进行了简化。第三,通过数值计算和有限元软件,分析半刚性端板连接对门式刚架稳定性的影响,主要研究高强度螺栓超拧、欠拧情况对门式刚架临界荷载和变形的影响。第四,基于上述理论计算分析,对钢结构工程质量验收中高强度螺栓连接的检查提出一个合理有效的验收方案。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-17
  1.1 课题的提出及研究意义  10-16
    1.1.1 钢结构的发展现状和应用  10-12
    1.1.2 钢结构的特点  12-14
    1.1.3 钢结构工程的施工质量验收  14
    1.1.4 课题的研究背景及意义  14-16
  1.2 本文的研究内容和关键技术  16-17
    1.2.1 研究内容  16
    1.2.2 关键技术  16-17
第二章门式刚架——单层工业厂房结构  17-26
  2.1 单层工业厂房结构  17
  2.2 门式刚架结构特点及应用范围  17-19
    2.2.1 门式刚架的特点  18-19
    2.2.2 门式刚架的应用范围  19
  2.3 门式刚架的节点连接形式  19-20
  2.4 门式刚架的破坏形态  20-25
    2.3.1 门式刚架的风灾破坏形式及原因分析  21-22
    2.3.2 门式刚架的雪灾破坏形式及原因分析  22-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章半刚性连接的特性、模拟及计算  26-50
  3.1 半刚性节点连接的特性及模拟  26-33
    3.1.1 常用半刚性连接及弯矩—转角关系  27-29
      3.1.1.1 钢结构中常用梁柱节点构造  27-28
      3.1.1.2 弯矩—转角曲线关系  28-29
    3.1.2 节点连接的模拟  29-33
      3.1.2.1 线性模型  29-30
      3.1.2.2 多项式模型  30
      3.1.2.3 B样条模型  30
      3.1.2.4 幂函数模型  30-31
      3.1.2.5 指数函数模型  31-32
      3.1.2.6 标准化的弯矩—转角曲线关系  32-33
  3.2 外伸端板连接的弯矩—转角曲线的理论计算  33-43
    3.2.1 截面的全塑性极限弯矩M_p的计算  34
    3.2.2 K_i的计算  34-42
      3.2.2.1 Δ_(ep)和△_(cf)  35-40
      3.2.2.2 螺栓的伸长量△_(bo)  40
      3.2.2.3 柱腹板剪切变形△_s  40-42
      3.2.2.4 腹板受压区的变形  42
    3.2.3 K_p的计算  42-43
  3.3 半刚性梁柱节点的弯矩转角关系研究  43-49
    3.3.1 梁柱节点的几何模型描述  43-44
    3.3.2 建立四参数模型的具体计算步骤  44-47
    3.3.3 弯矩—转角曲线的有限元分析  47-49
  3.4 本章小结  49-50
第四章半刚性端板连接对门式刚架稳定的影响  50-62
  4.1 半刚性端板连接门式刚架的特征值分析  50-56
    4.1.1 半刚性端板连接门式刚架刚度矩阵的建立  50-54
    4.1.2 算例  54-55
    4.1.3 高强螺栓超拧、欠拧情况下对临界荷载的影响  55-56
  4.2 半刚性端板连接门式刚架的非线性分析  56-61
    4.2.1 结构非线性分析  56-57
    4.2.2 工程概况  57-58
    4.2.3 ANSYS单元选取及建模  58-59
      4.2.3.1 Combin39单元  58
      4.2.3.2 Beam188单元  58-59
    4.2.4 高强螺栓超拧、欠拧对门式刚架变形的影响  59-61
  4.3 本章小结  61-62
第五章高强螺栓的质量验收  62-70
  5.1 钢结构工程的施工质量验收  62-64
    5.1.1 工程施工质量验收的准则  62
    5.1.2 钢结构工程施工质量验收  62-63
    5.1.3 钢结构工程的验收程序  63
    5.1.4 钢结构工程的验收组织  63-64
  5.2 课题的调研  64-65
  5.3 验收方案的选定  65-69
    5.3.1 高强螺栓验收的内容和方法  65-66
    5.3.2 高强螺栓验收方案的研究分析  66-68
    5.3.3 高强螺栓验收的具体抽样方案  68-69
  5.4 本章小结  69-70
第六章结论与展望  70-72
  6.1 结论  70-71
  6.2 展望  71-72
参考文献  72-75
作者在攻读硕士期间发表的学术论文  75
作者在攻读硕士期间参加的工程项目  75-76
致谢  76

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