轻钢门式刚架结构整体分析

　　1　概述

　　1.1　轻钢门式刚架的概念

　　轻钢门式刚架结构属于轻型钢结构的一种类型,目前最流行的体系构成,是采用实腹式焊接I型钢门式刚架为承重结构;薄壁型钢檩条或墙梁与彩色金属压型钢板组成的组合屋面及墙面为围护结构;支撑系统则主要由用于纵向传力和空间协同作用的纵向水平系杆、刚性或柔性水平支撑,以及用于控制焊接I型钢截面远端翼缘局部屈曲和出平面稳定性的隅撑等所构成。

　　1.2　轻型门式刚架的理论研究现状

　　1)应力蒙皮效应与结构共同工作的空间作用;

　　2)I型变截面梁柱,在腹板局部屈曲后刚架结构体系的稳定极限承载力;

　　3)以用钢量为目标函数,以极限承载力或不适合变形为控制参数的计算机分析、优化设计和评估软件系统的开发等。

　　1.3　研究的意义

　　对门式刚架进行整体分析,以整体刚架为计算模型,与传统平面模型相比考虑了门式刚架空间非线性,对工程中的计算分析具有一定的参考价值。

　　2　轻钢门式刚架结构设计

　　2.1　结构形式与平面布置

　　1)结构形式:门式刚架结构形式多种多样,本文所用工程为实腹式等截面门式刚架。

　　2)平面布置:跨度和柱距主要根据工艺和建筑要求确定,温度区间和支撑体系按相应规范采用。

　　3)檩条及墙梁布置:常采用简支梁设计,材料利用率偏低,一些国外的建筑公司推荐采用连续檩条以获得较为经济的设计。

　　4)支撑布置:是为使每个温度区段或分期建设的区段建筑能构成稳定的空间结构骨架。

　　2.2　结构设计的一般原则

　　基本方法采用极限状态设计法;二阶弹性理论适用于非线性弹性结构,其内力和位移计算值必须取荷载组合下的效应计算值,适合本文;变截面门式刚架应采用弹性分析方法确定各种内力。在构件全部为等截面时才允许采用塑性分析方法,本文即采用这种方法。

　　2.3　轻钢门式刚架工程概况及ANSYS整体模型建立

　　本工程为某无吊车厂房,为全钢结构框架,建筑总长54m,宽24m,檐口高度为9m。

　　1)结构:本工程为轻钢结构,采用刚架柱H500×220×6×8和刚架梁H550×200×6×8,建筑物所用的钢材为Q345B。檩条和墙梁采用Q235, C160×60×20×2.5薄壁型钢。

　　2)支撑:在柱网两个端头设置柱间支撑与屋面水平支撑,支撑杆件为Φ20圆钢。屋面系杆Φ114×4焊管。

　　3)荷载:屋面活荷载0.3kN/m2,恒荷载0.2kN/m2(不计屋面檩条以及钢梁自重),基本风压0.35 kN/m2。