屋梁外偏状态下门式刚架结构整体可靠性评估.pdfVIP

第十二届令国现代结构工程学术研讨会 屋梁外偏状态下门式刚架结构整体可靠性评估 丛顺柳锋刘博霰天菊刘先钦 (…尔建筑人学上术工程学院，济南250101) 设计中多种随机变量的概率分布和统计参数，实现了屋梁外偏状态下门式刚架结构字间整体可靠度分析，得出结构 体系仍然处在安全范围之内，其可靠性符合规范要求。 关键词： Monte-Carlo法，门式刚架，屋梁外偏，空间整体可靠度 己I吉 JI目 目前在工程应用当中结构可靠度的评估水平还只能停留在对构件可靠度分析的基础上，结构体系作为 整体其受力、传力、变形与位移是相关的而不是单独存在的，因此很有必要对结构整体的可靠性进行分析[31。 门式刚架结构作为一种常用的钢结构体系，其可靠度分析大多停留在构件层面上，已有的改进也只是基于 平面刚架整体上进行的。所以对门式刚架结构进行空间整体建模并进行受力分析，求解其对应的可靠度才 更能贴近实际符合工程要求。 本工程门式刚架结构在施工过程中出现误差而导致屋梁外偏，其缺陷值超出规范要求，从而使得承载 能力安全性降低，要判断其后续使用的可靠性能，考虑到空问整体作用，为使受力分析更加符合真实状态， 对其进行了整体有限元建模，分析其极限承载能力状态下的安全性并进一步验证其整体可靠性。 二、工程概况 泰安市山口锻压有限公司16000T水压机车间为单层单跨丁类钢框架厂房，建筑面积8670平方米，建 式，上柱为实腹式H型钢。厂房纵向长度与横向跨度尺寸巨大，屋面沿纵向、横向分别间隔设有主梁与次 梁，并设有屋面横向和纵向水平支撑，高度平面内沿纵向间隔设置柱间支撑，通长范围内留有吊车梁，帮 助纵向受力，山墙布置两根抗风柱，并有山墙柱间支撑与抗风桁架。屋面与墙面均设置檩条。屋面斜梁坡 度为1：20。钢梁、钢柱、吊车梁、格构式分支及连接板材均采用Q345B型钢，主梁、次梁、角钢、槽钢及 缀条均采用Q235B型钢。 本工程已施工完成12榀刚架，施工过程中屋面梁发生过大位移，经检测上部屋面钢梁跨中竖向位移最 其空间作用明显，在超规范情况下利用ANSYS建立有缺陷的厂房结构有限元模型，对厂房空间整体结构进 行了安全性分析和可靠性评估。 工业建筑2012增刊 第f 届全捌现代结构1程学术许讨会 图1 厂房空间整体结构有限元模型 三、有限元分析 (一)空间整体安全性分析 本j房构造复杂，模型主要构件选择采用BEAMl88梁单元，LINK8秆单元。BEAMI88粱单元能处理 3D情况下的2节点具有6个自由度的线性粱单元，并考虑剪切变形影响，新三维杆单兀LINK8是轴向拉伸 上】三缩杆件单元，具有两个节点．每个节点有三十自由度，可用以模拟两端铰接的空问杆作[61。刚架粱#!节 点闻假定为刚接，刚架采用粱单元．格构柱缀条与柱连接为刚接，缀条采用粱单兀，柱间支撑与柱假设为 铰接，因而支撑选用卡f单元，吊车桁架杆间假设为铰接。本分析实例中BEAMI88梁单元采用了20种不同 的截面进行定义，LINK8杆单元采用了12种小司的实常数进行定义。钢材采用理想弹塑性模型，其中弹性 07x 模量取E=2 105N／ram2．泊松比取v=0 3，密度取7850kg／m3。 厂房空问整体模型建好后根据设计初时采用的_I苛载状况，主要进行了七种荷载工况组合下厂房的有限 元分析，七种T况考虑了再种荷载可能耐』一房产生的最主要的不利影响，其荷载内容包括r恒载、活载、 风载以发吊车荷载。 L况：12恒+14活十14×06风： 工况二：12恒+14风“4×07活： 4×0 工况三：12恒t14活-14×0．6风+I 7吊； 工况网：l2恒+l4tfi+l4×0．6风+I4×O7活； 4活： 工况五：I2恒+1 工况六：恒十活； 工况七：恒+吊。 经分析比较七种上况组台下的有限元分析结果．主要包括何穆变形分析、内力分析以及Mises应力分析． 得出第五种工况组台