重型工业厂房钢结构设计

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1、目录摘要3第一章正文4简介4有侧移框架5弹塑性铰分析方法的精确度6改进塑性铰分析方法7轴心受力柱8独立梁柱结构11具体例子的分析12刚性框架13极限承载能力14荷载分布与估计的破坏模型16荷载作用点轨迹18Vogel的六层框架18荷载－位移曲线18力分布与塑性铰形成19设计推论20设计建议22第二章参考文献26附录28Ⅰ计算书28一.荷载28二.pkpm内力计算结果28三.屋面檩条计算132171四.墙梁计算136五.抗风柱计算142六.吊车梁计算148七．屋面横向支撑计算158八．柱间支撑计算

2、158九.节点设计160Ⅱ图纸161致谢172171摘要本文讨论的是与二维钢框架结构设计改进分析方法相关的若干使用问题。我们对弹塑性铰分析方法的精确度专门进行了检查，并且确定了它的应用范围。我们还推荐一种叫做改进塑性铰分析的方法，并对它的设计原理做了分析。我们做了一些个案分析，目的是为了阐述改进塑性铰方法在预测独立构件强度和局部稳定以及整体结构强度方面的精确性。同时，把它的结果与弹塑性分析结果和塑性区分析结果的作出对比，从而评价了这个分析模型的性能。本文的目的是阐述塑性铰分析方法在应用于预测钢构

3、件和框架的极限强度和工作性能时的效果和局限。关键词：钢结构塑性铰弹塑性分析重型工业厂房框架结构二阶改进塑性铰分析171第一章正文简介在一位学者的论文中（Liewetal.1993）已经论述了对传统的弹塑性铰模型的改进，它描述了梁柱的非弹性性能并保证了对钢框架高级分析有足够的精确度。合成模型已经对改进塑性铰方法做了定义。这篇论文详细地评估了用来模拟梁柱和框架平面内强度性能的弹塑性铰和改进的塑性铰分析方法。当前的基本问题是基于Kanchanalai(1977)和Zhouetal.(1990)所阐述的

4、有侧移框架和独立梁柱结构的塑性区分析方法的Kanchanalai的著作中有侧移框架的例子描述了框架结构中一系列非常典型的梁柱特征。Zhou的著作中独立梁柱结构的研究也提出了另外的基本点，但构件的二阶影响会比较大。任何分析方法如果与这些基准点相符合就可以被认为是满足二维改进非弹性分析的。也就是说，分析模型可以以足够的精确度来表达梁柱的强度从而单独的具体构件的承载力验算就不需要了。一个全面的研究是由两个刚性框架和一个六层非刚性框架组成的。对这些框架的评价是基于荷载－承载力设计的弹性分析方法塑性铰分析

5、方法的。我们把这些分析方法得出的结果和框架完全塑性区分析方法的结果做了比较。这些研究的主要目的是确定可以用于设计的塑性铰分析方法的可靠度和精确度。第二个目的是比较非弹性分析方法和LRFD弹性分析方法得出的有侧移和无侧移框架在强度极限状态下的性能。这些比较为非弹性分析方法在平面框架极限状态设计中的应用提供了支持和依据。用于直接计算构件和系统强度的塑性铰分析方法的适用范围已经得到确定。并且还论述了这些方法在钢框架结构高级分析中的应用，提出了设计的建议。接着总结了本文的重点。本文所引用的例子是Liew

6、（1992）研究的构件和框架问题的一部分。Liew的著作中的全部问题包括带有刚性和半刚性连接的有侧移和无侧移框架，带有嵌板区变形的框架，斜柱框架，独立梁柱，强弱轴柱的工作性能。171有侧移框架图1－3把二阶弹塑性铰和改进塑性铰分析方法得出的非平面强度曲线和Kanchanalai（1977）的塑性区结果做了比较。因为Kanchanalai的塑性区分析方法是作为基准而应用于美国钢结构协会的LRFD梁柱方程（Yura1988；Liewetal.1991）的发展中的，所以任何可以满足这些基准的分析方法都

7、可以被认为是满足二维高级非弹性分析方法的要求的，从而不必验算单独的具体构件的承载能力。图中同时给出了强轴和弱轴的用于塑性区分析方法的强度曲线。然而，对于塑性铰分析方法只给出了强轴的强度曲线。因为其结果是用无量纲的形式表示的，而且用于强轴和弱轴截面强度分析的是同一种塑性强度曲线（例如用于零长度构件的LRFD梁柱影响方程），所以建立在铰分析基础上的弱轴曲线和强轴强度曲线是非常相似的。此塑性区分析方法对于无初始几何缺陷的框架是通用的，但是已经考虑了初始应力的影响。比较各种方法，改进塑性铰分析方法用的是

8、只考虑初始应力影响的切线模量。同样的，在接下来的全部复核研究中，改进塑性铰分析方法是利用了抛物线型刚度退化作用。另外，图1－3中给出了一条表示梁柱构件初始弯曲作用的曲线。这条曲线是由二阶分析得出的，171图1.且的门式框架强度曲线的对比其中考虑了强轴的弯曲和残余应力的影响（端部边缘取得最大压应力值0.3）。弹塑性铰分析方法的精确度弹塑性分析方法经常把框架的最大承载能力估计的过高。在图1和2描述的门式钢架中，塑性铰模型的强轴强度出现了误差，大约平均误差有9％，最高的有20％。对于图3中的斜柱框架，