基于ANSYS的梁板钢结构厂房静强度分析与优化

《基于ANSYS的梁板钢结构厂房静强度分析与优化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于ANSYS的梁板钢结构厂房静强度分析与优化中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司杭州311122摘要：为研究某空间梁板钢结构厂房的强度可靠性及尺寸参数对其应力分布的影响，木文在大型通用有限元计算软件ANSYS12.0平台上，建立了三层梁板结构厂房的简化有限元模型，并对简化的厂房结构在初始尺寸承受自重和lkN/m2的均布压力的工况下进行了有限元模拟，得到梁板结构的von-Mises等效应力分布情况和位移的分布情况，发现该给定梁板结构的最大von-Mises等效应力远远超过构成该结构的Q345钢的许用应力。通过调整板的厚度、

2、梁的截面尺寸和整个梁板框架的尺寸并进行有限元模拟，最终得到不超过许用应力时的相对较优尺寸，为厂房提出较为合理的设计方案。关键词：梁板结构；厂房；静强度；应力分析；参数优化空间梁板结构（如图1所示）属于框架结构的一种，指由梁、柱、板以刚接或者较接相连接而成，构成承重体系的结构，墙体不做承重，只起到分割作用。空间梁板结构以其安全、施工方便、组合自由、易于形成大空间等优势在工业、民用建筑中应用十分广泛。图1空间梁板结构的工程应用现阶段，基于各种方法和手段的针对梁板结构可靠性的研究也一直是土木工程领域的研究热点，也具有重要的现实意义

3、。国内行业相关研究研究人员也开展了许多相关研究工作并取得了相应的成果：沈阳航空工业学院的赵维涛和哈尔滨工程大学的安伟光等研究人员⑴基于结构系统静强度可靠性分析理论和随机有限元方法，针对随机空间梁板结构系统进行了可靠性分析，给出了安全余量及其对各变量敏度的显性表达式,这样便于计算各安全余量之间的相关性、提高计算精度、改善空间梁板结构系统可靠性的计算方法。最后结合算例说明该方法的应用，算例表明该方法可行、有效；山西中方森特建筑工程设计研究院的杨秀娟、朱慧鹏等研究人员⑵以某一六层宿舍楼为例，利用大型通用有限元软件ANSYS对钢筋混

4、凝土框架结构进行优化设计分析，得出了该宿舍楼的最优柱网尺寸及梁、柱的截面尺寸，着重分析了柱网尺寸变化对建筑面积、混凝土用量以及结构各向位移的影响，为框架结构柱网尺寸选择提供了参考依据；昆明理工大学的唐远强、舒大文等学者⑶基于ANSYS建立了梁■板壳结构有限元力学模型，对梁■板壳结构模型在地震位移激励作用下的随机振动响应特性进行分析，并对后处理结果进行简要分析，最后利用ANSYS随机振动结果进行随机疲劳计算和工程实际中钢架结构的随机振算，其主要振动响应特性分析结果以及随机疲劳的计算分析对钢架结构的设计具有一定的指导和参考价值，

5、可以使工程设计人员在设计钢架结构阶段考虑得更加深入，使钢架结构得以优化，以期提高钢架结构的抗振性能和使用寿命；中国人民解放军理工大学的陈力、方秦等研究人员⑷为了系统研究钢筋混凝土梁板结构的面力效应，针对现有的最大面力设计方法（简称MMFM）的几点不足，提出了五项改进措施，并通过一系列分析推导，建立了一种新的理论计算模型。该理论模型采用全量应变塑性理论与增量应变塑性理论相结合的方法，能够推导出静载作用下考虑面力效应的钢筋混凝土梁板结构承载力一跨中变形全过程曲线的显式计算公式，相比于MMFM方法，提出了理论计算模型更加准确合理；

6、此外，兰州交通大学的白立东等研究人员⑸建立了梁板结构的有限元力学模型并对后处理结果进行了简要分析，最后利用ANSYS振动分析的结果进行疲劳计算。振动响应特性分析的结果以及随机疲劳的计算分析对实际的板壳结构设计具有一定的指导和参考价值；还有哈尔滨水务科学研究院的马兰芳、周琳博等研究人员⑹以某水电站厂房整体结构为研究对象，应用大型通用有限元计算软件ANSYS对厂房整体结构进行了三维有限元应力计算，计算了3种工况下厂房整体结构的正应力、第一主应力、第三主应力分布云图，分析了该厂房整体结构的应力最不利及位移最大位置,为该拱坝在施工期

7、及运行期提供了可靠的参考数据。工业厂房作为重要的生产、存储场地，其安全性至关重要，目前关于梁板结构厂房可靠性的研究相对较少，本文建立了某三层梁板结构厂房的简化模型并开展相关计算，其结果具有一定的工程参考价值。1空间梁板钢结构有限元模型某实际梁板钢结构厂房，建立了三层厂房结构有限元模型，其几何尺寸及坐标系如图2所示,在空间梁板钢结构厂房的底部施加6个自由度的固定约束,以模拟实际地基给予厂房结构的约束，在此基础上，每层板上施加大小为lkN/m2的向下均布载荷用来模拟其内部吊挂及内饰载荷。同吋考虑垂力作用，在计算模型中施加重力加速

8、度沪9.8。图2简化模型的尺寸及边界条件准确的材料参数是保证计算结果可信度的重要前提，本文中厂房骨架为Q345全钢结构，其相关材料参数在表1中给岀。表1材料及截面参数板売E=2ellPav=0.3密度=7.8e3Kg/m3厚度=40mmE=2ellPav=0.3密度=7.8e3Kg/m3截