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1、钢结构设计论文范文参考关于钢结构设计的优秀论文范文【10篇】 近几年来,钢结构错列桁架体系以其经济、实用、高效的优点再度引起国内外工程界和学术界的广泛关注,发展错列桁架体系符合我国住宅建设的发展方向.由于理论研究的滞后,目前国内的研究成果尚不足以用于制定设计规范(程)和指导工程设计,因此该体系的工程应用在国内还属空白.为了充实和完善现有理论研究成果,促进钢结构错列桁架体系在我国的工程应用,本文对钢结构错列桁架体系的静力性能、稳定问题、结构P-效应作了系统性的分析；并结合现行国家设计规范(程)和国外研究成果,提出了钢结构错列桁架体系的弹性设计方法和建议. 高大空间钢结构建筑多为单层公共性建筑或厂
2、房建筑,建筑内人员密集、火灾荷载较大、人员疏散危险性较高.因此,定量地评估高大空间建筑火灾时烟气危害、结构坍塌风险以及人员疏散安全度对科学开展高大空间建筑性能化防火设计研究极为重要.现有研究成果表明,高大空间建筑火灾不同于常规居室火灾,高大空间建筑火灾温度场呈现典型的非均匀分布特征.目前,火灾全过程中非均匀温度场作用下的钢结构整体坍塌风险、人员疏散安全度及其火灾风险定量评估等方面研究仍相对粗略.本论文充分地考虑了高大空间火灾非均匀温度场的时空分布特性,采用理论分析、实验研究、数值模拟相结合的方法,建立了火灾全过程高大空间非均匀烟气温度场的时空模型,提出了考虑火焰热辐射作用下的钢构件升温计算方法
3、.将非均匀分布的时空温度场与结构应力场耦合,对火灾全过程中非均匀受火钢结构的整体稳定性进行定量评估.同时,还对高大空间建筑内人员疏散行为进行了研究,系统地提出了高大空间钢结构建筑火灾全过程性能化防火设计方法.研究将丰富高大空间钢结构整体抗火理论,为该类建筑的火灾风险评估提供工具.具体的研究工作包括如下几个方面:1)实验验证了大涡模拟技术预测高大空间火灾温度场分布的可行性.借助于大涡模拟技术,对近百个不同建筑高度、不同建筑面积、不同火源功率的高大空间建筑火灾烟气温度场分布规律进行了研究,提出了高大空间建筑火灾非均匀温度场时空模型,该模型能够较为准确全面地反应高大空间建筑火灾温度场的时间发展特点和
4、空间非均匀分布规律.2)建立了高大空间受火钢构件热平衡方程,研究了火焰体直接热辐射、烟气热对流以及烟气热辐射对钢构件的热作用规律.参考点火源模型建立了火焰体对钢构件的热辐射模型,提出并实验验证了考虑火焰体热辐射作用下的高大空间受火钢构件温升模型和计算方法,分析了钢构件形状系数、建筑高度、火源功率以及构件距火源距离等主要参数对构件温升曲线的影响.3)提出了非均匀受火钢结构整体稳定性时变分析方法.将时空分布的非均匀温度场施加到有限元分析模型上,实现非均匀温度场与结构应力场耦合.该方法克服了采用ISO标准曲线、BS EN 1991-1-2:xx温升曲线或其他均匀室内温升曲线以均一温度替代非均匀温度场
5、的天然缺陷,可以准确反映出时空变化的非均匀温度场的温度梯度差引起的结构附加内力和应力重分布现象.4)建立了基于黑箱理论的高大空间人员密度预测模型,提出了基于水力模型的人员疏散行动时间计算方法和基于计算机仿真模拟的人员疏散行动时间预测方法.实验验证并探讨了两种预测方法的精确度.5)对高大空间钢结构建筑性能化防火设计方法的一般程序以及部分关键科学问题进行了系统研究.确定了高大空间钢结构建筑性能化防火设计的一般安全目标与数学表达,认为准确预测设定火灾场景中人员可用安全疏散时间以及人员所需疏散时间是判断建筑内人员能否安全疏散的关键问题.同时,对影响人员疏散过程中的各危害因素进行了讨论分析,提出了各危害
6、因素定量判断分析方法.通过对危害因素的定量分析以及人员疏散的动态预测,实现对性能化试设计方案安全度的定量评估. 随着钢结构在我国的广泛应用,其工作环境也日益复杂,越来越多的钢结构应用于低温环境,尤其是高原严寒地区,同时高强度钢材和厚板开始在部分工程中得到应用,低温环境、高强度钢材和厚板的使用以及钢结构中常用的焊接连接使得钢结构脆性断裂的问题日趋突出.目前国内的钢结构设计规范中对钢结构低温脆断的控制还很不完善,不能够对构件是否发生脆性断裂进行定量的准确判断和分析.本文对结构钢材低温力学性能和断裂韧度性能进行了试验研究和计算分析,分析应力状态对构件脆性破坏的影响,进而提出了钢结构低温冷脆的实用设计
7、方法.论文主要取得了如下成果: (1)对常用结构钢材(Q235、Q345 和Q390)和桥梁钢材(16Mnq、14MnNbq)低温下的力学性质进行了试验研究,获得了在20-70范围内钢材的强度指标和塑性指标,并研究了其随温度的变化规律. 在我国,火电厂主体结构常采用钢筋混凝土框排架结构,而随着电厂单机容量的不断增大,主厂房的高度和跨度随之增加,具有布置灵活、自重轻、强度高、施工快、抗震性能好等优点的钢结构,成为了中国大型火电厂主厂房的主要结构形式,尤其成为在抗震设防区建造大型火电厂的首选形式.课题组前期已经研究了大型火电厂钢结构异型节点受力性能,为了揭示大型火电厂钢结构主厂房框排架结构抗震性能
8、,建立其相对应的设计方法,本文进行了系统研究. 设计了1榀缩尺比为1/10三跨五层的钢框排架模型,通过对其进行拟动力试验,研究其在预估地震作用下的加速度反应、位移反应、滞回特性、刚度和耗能性能.研究结果表明：钢框排架结构延性相对较好,具有较强的塑性变形能力.模型结构在三种地震波(El Centro波、Taft波、兰州人工波)的多遇地震以及ElCentro波的罕遇地震作用下,层间位移角均满足我国现行规范要求.钢框排架结构体系可满足8度设防要求,具有良好抗震性能.在拟动力试验结束后,又对该榀钢框排架结构进行了拟静力试验,观测了框排架的破坏形态,得到了试件的荷载位移滞回曲线、骨架曲线,分析了钢框排架
9、的破坏机制、滞回性能、延性、耗能能力、刚度退化等力学性能.结果表明：钢框排架结构的破坏机制为先梁端后柱端出现塑性铰的混合破坏机制,滞回曲线较饱满,整体位移延性系数大于4.0,等效黏滞阻尼系数达到0.185.钢框排架结构体系总体上表现出良好的抗震能力,适合高烈度抗震设防区采用.模型结构的层间位移角在底层和第二层较大,为薄弱层,煤斗梁地震反应较强,设计时要特别注意. 采用有限元软件Sap2000对平面钢框排架结构进行了时程分析,计算结果与试验结果符合较好.根据计算结果,对钢框排架结构的变形性能进行了分析,明确了大震作用下塑性铰的出现次序和发展规律,研究了错层对结构性能的影响和框架、排架之间的协同工
10、作情况. 采用有限元软件Midas/gen对钢框排架整体厂房进行了弹性时程分析、弹塑性时程分析、静力弹塑性分析,研究了主厂房的变形能力、薄弱部位、受力机理及其破坏机制.计算结果表明：钢框排架延性相对较好,具有较强的塑性变形能力和抗震能力.主厂房横向框排架和纵向框架支撑结构存在较多的薄弱部位；煤斗梁刚度超强,要特别注意柱截面的选取,结构计算分析应采用考虑扭转效应的空间模型. 参考国内外规范相关规定,将钢框排架结构的性能水平划分为正常使用、基本使用、生命安全和接近倒塌四个等级,并结合地震设防水准,给出了钢框排架结构的抗震性能目标.在钢框排架结构抗震性能试验研究的基础上,提出了钢框排架对应四个性能水
11、平的层间位移角限值.给出了基于位移的设计方法在主厂房钢框排架结构设计中的设计步骤,并以一工程实例详细说明了钢框排架结构基于位移的设计过程. 提出根据结构损伤期望对钢框排架结构进行抗震优化设计,并建立了钢框排架结构抗震优化设计的数学模型,给出了其优化设计步骤.基于ANSYS软件的二次开发平台,采用APDL语言编制了钢框排架结构抗震优化设计程序,并采取该程序对一工程实例进行抗震设计优化,验证了所采用的优化思路和方法的可行性. 在试验研究和理论分析基础上,结合火电厂特点和多高层钢结构设计方法,提出了钢框排架主厂房的抗震设计建议,可为工程应用提供参考. 随着生产和加工工艺的不断提高,高强度钢材钢结构已
12、经开始在国内外建筑和桥梁结构工程中得到应用,并取得了良好的效益.由于在材料力学性能、加工工艺、初始缺陷影响等方面的差别,高强度结构钢材构件的整体稳定性能与普通强度钢材有明显不同；相关的研究工作国外刚刚起步且数量很少,国内还未开展研究.我国现行钢结构设计规范允许使用最高强度等级为420MPa的结构钢材,相应设计条款均基于普通强度钢材的研究制定,这不利于高强度钢材钢结构优势的发挥.本文紧密结合我国目前钢结构设计规范的修订工作,通过大量的试验研究、数值计算和理论分析,全面、深入地研究了高强度钢材轴心受压构件的整体稳定性能,并提出了设计方法和计算公式；本文主要完成了以下几方面工作： （1）截面残余应力
13、分布是研究构件整体稳定性能的最重要前提条件；本文采用分割法,测量了3种强度等级高强度钢材（420MPa、460MPa、960MPa）、3类截面（热轧等边角钢、焊接工字形和箱形截面）、共计35个试件的残余应力全截面分布；系统地研究了板件宽厚比、板件厚度、焊缝类型、人为测量误差、钢材强度、截面板件相关性等因素对残余应力分布的影响. （2）基于本文的试验研究,并结合国内外大量实测数据,提出了针对不同强度等级钢材和不同截面类型的完整的残余应力分布模型,准确考虑了截面尺寸对残余应力数值的影响,并提出了详细的计算公式,为构件稳定性研究奠定了基础. （3）进行了3种强度等级高强度钢材、3类截面、共计84个轴
14、心受压构件的整体稳定性能静力加载试验,研究了其失稳破坏形态和稳定承载力. （4）建立了能够准确考虑几何初始缺陷和残余应力影响的有限元数值模型,并通过与本文及其他试验对比,验证了模型的可靠性和准确性；通过大量参数分析,研究了几何初始缺陷、残余应力、钢材材料力学性能等因素对高强度钢材轴压构件整体稳定性能的影响. （5）计算了不同强度等级共计930个钢柱的整体稳定系数,通过与国内外主要钢结构设计规范对比,建议了高强度钢材轴压构件柱子曲线类型的选取,并提出了新的柱子曲线,同时基于我国现行规范设计方法提出了能够反映钢材强度影响的修正系数计算公式；为工程应用及研究提供了合理、可靠的设计方法. 本文关于钢结构设计论文范文,可以做为相关 _ 。 内容仅供参考
