蜂窝构件腹板局部稳定设计方法本科生毕业（设计）论文.docVIP

蜂窝构件腹板局部稳定设计方法 孙晓程 （沈阳建筑大学，辽宁 110168） 摘 要: 蜂窝构件是将工字型钢或H型钢在腹板上沿一定的圆弧或折线切割后将两部分进行错位焊接，形成腹板开孔的钢结构构件。蜂窝构件具有承载力高、抗弯刚度大、截面形式合理、经济效益显著的优点。在我国蜂窝构件多用于大跨度的空间结构体系，由于管线可以从腹板上的孔洞穿过，这样有效的降低了楼层高度，取得可观的经济效益，所以蜂窝构件的应用越来越广泛。但是，目前对于蜂窝构件的研究内容还不够深入，特别是局部稳定方面的研究内容还比较少，更缺乏简单统一的稳定方面的设计方法。这严重制约了我国对蜂窝构件的应用与推广。因此，开展对蜂窝构件的局部稳定分析十分必要。本文运用大型通用分析软件ANSYS对轴压蜂窝构件腹板局部稳定问题进行了分析研究。 本文的研究内容主要分两部分，首先不考虑翼缘对腹板的约束的作用，把腹板简化为四边简支开孔板单独提取出来，对其进行轴压作用下的稳定分析。观察开孔板的失稳模式。发现开孔板会发生多波失稳和单波失稳两种失稳模式，只开一个孔洞的薄板发生单波失稳，开有多个孔洞的薄板发生多波失稳，开孔个数即失稳半波数。在此基础上进行了单波失稳和多波失稳的特征值屈曲荷载比较，分析表明，两种失稳模式对弹性屈曲荷载的影响很小。然后考虑开孔率对板的弹性屈曲荷载的影响，在分析中发现，两种开孔率中对弹性屈曲荷载起主要影响作用的是竖向开孔率，横向开孔率的影响很小，可以忽略。最后通过大量的模拟分析，得到了在不同开孔率情况下板的弹性屈曲荷载。将运用薄板稳定理论计算得到的未开孔板的弹性屈曲荷载和运用ANSYS有限元软件计算的开孔板的弹性屈曲荷载进行对比分析，在大量数据的基础上拟合出在一定开孔率的范围内可用于计算开孔板弹性屈曲荷载的计算公式。第二部分是考虑翼缘对腹板的约束作用。对蜂窝构件进行轴压作用下腹板的局部稳定分析，观察蜂窝构件的失稳模式以及不同开孔率下的弹性屈曲荷载。将蜂窝构件的弹性屈曲荷载和开孔板的弹性屈曲荷载进行对比，得到不同开孔率下翼缘对腹板的嵌固系数，然后进行拟合，得到轴压作用下蜂窝构件腹板的弹性屈曲荷载及高厚比限值。 关键词：蜂窝构件；轴心受压；局部稳定；高厚比；开孔率；有限元 Abstract Cellular component is steel component holed in web which is welded staggeredly by H-steel or I-steel cut into two parts along certain line or circular. Castellated components have many advantages such as high load-carrying capacity，ending stiffness, reasonable cross-section form and significant economic benefits. Castellated components are used for large-span space structure system in china. As the pipeline can pass through the holes on the web, that can reduce the floor height effectively. That can achieve significant economic benefits, therefore the application of castellated components are more and more widely. But the current study of the castellated components is not enough in-depth study, especially the study of the local stability is less and lack of a simple unified design method in stability. That has seriously hampered castellated components’ application and promotion in china. So it’s necessary to study the local stability analysis of castellated components. In this paper, ANSYS as large general-purpose analysis software is used for t