建筑美观设计分析论文提纲

论文题目：大跨度工业厂房中方钢管相贯节点的应力集中分析及疲劳验算

摘要：随着改革开放以来我国经济蓬勃发展,基础设施建设方兴未艾,而大跨度的钢结构工业建筑也越来越多,它外形美观、重量较轻、受力合理且刚度较大,能在工厂实现装配化,方便施工。在大跨度钢结构工业建筑中工业厂房占有举足轻重的地位,在大跨工业厂房中运用较多的是焊接空心球节点和螺栓球节点,但是这些节点形式容易受工艺的影响从而导致精度不高,难以满足施工要求。所以改进大跨度工业厂房的节点形式亟需解决,本文创新性的提出了采用方钢管相贯节点形式并应用到大跨工业厂房,改善以往节点形式的不足。本文采用方钢管相贯节点的原因是因为近年钢管结构不断发展,方钢管跟圆钢管都被广泛应用于各种住宅建筑与大型工业产房中,尤其是方钢管具有平直切割和受力性能良好的优点而在工程中应用更加广泛。所以对通过对大跨度工业厂房进行建模分析,得出方钢管相贯节点的适用性和可行性。但由于这种结构中管节点的主管和支管在焊接处存在几何形状本身的曲率不连续现象,加上焊接初始缺陷和焊接残余应力等因素影响从而引起焊缝周围出现很高的应力集中。在吊车荷载、风荷载、海浪荷载、地震荷载等随机荷载循环作用下,焊缝处容易发生疲劳破坏,严重影响其使用性能,甚至导致整个结构发生破坏。所以,对方钢管不同节点形式的应力集中的研究是十分必要的。通过总结前人对方钢管相贯节点的研究成果,发现其研究主要集中在管节点抗弯承载力和刚度等方面较多。同时,我国《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中钢管结构部分只给出了管节点承载力的计算公式,并未给出有关热点应力或SCF的计算公式。本文不仅对大跨度工业厂房进行建模分析并对日后大跨工业厂房中应用的方钢管相贯节点的尺寸给出合理化建议,同时对方钢管节点进行了疲劳验算。本文的研究内容和研究方法如下:1、通过大量查询了解国内外参考文献及研究成果,详细了解国内外钢管结构的发展以及应用范围,并对管节点的应力集中现象进行收集。2、通过使用方钢管相贯节点形式并采用有限元分析软件MIDAS/GEN对大同市某大跨工业厂房进行设计分析,论证使用方钢管相贯节点的合理性。3、利用ABAQUS软件对平面X型、Y型、K型、T型、N型方钢管相贯节点进行有限元模拟分析,得出它们的热点应力值,并改变它们的不同参数大小得出应力集中系数。4、通过origin软件对上述结果进行分析拟合曲线,并提出不同类型不同参数下的应力集中计算公式,最终为设计人员提供参考。

关键词：大跨钢结构工业厂房;方钢管相贯节点;应力集中系数;计算公式

学科专业：建筑与土木工程

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 概述

1.1.1 钢管结构的发展

1.1.2 钢管结构的优点

1.1.3 钢管结构的分类

1.1.4 钢管结构节点类型

1.2 钢管相贯节点的应用

1.2.1 相贯节点的分类

1.2.2 相贯节点的研究方法

1.2.3 相贯节点国内外研究现状

1.3 管节点的应力分析

1.3.1 管节点疲劳设计方法

1.3.2 应力集中概述

1.3.3 应力集中系数的计算公式

1.4 相贯节点的应力分析

1.4.1 相贯节点的名义应力

1.4.2 相贯节点的热点应力

1.4.3 应力集中系数的理论公式

1.5 本文主要研究内容和意义

第二章 大跨钢结构工业厂房的可行性分析

2.1 可行性分析

2.1.1 大跨钢结构工业厂房

2.1.2 常用的节点形式

2.2 工程背景与模型建立

2.2.1 桁架结构选型

2.2.2 基本设计参数

2.2.3 桁架结构设计

2.3 桁架受力分析

2.3.1 桁架的自重分析

2.3.2 桁架的静力分析

2.3.3 桁架的动力分析

2.4 小结

第三章 方钢管相贯节点的应力集中分析

3.1 X型方钢相贯节点的应力集中分析

3.1.1 计算模型的建立

3.1.2 边界条件的假定

3.1.3 几何参数的选取

3.1.4 有限元模型的计算结果

3.1.5 应力集中的参数分析

3.2 Y型方钢相贯节点的应力集中分析

3.2.1 计算模型的建立

3.2.2 边界条件的假定

3.2.3 几何参数的选取

3.2.4 有限元模型的计算结果

3.2.5 应力集中的参数分析

3.3 T型方钢相贯节点的应力集中分析

3.3.1 计算模型的提出

3.3.2 边界条件的假定

3.3.3 几何参数的选取

3.3.4 有限元模型的计算结果

3.3.5 应力集中的参数分析

3.4 K型方钢相贯节点的应力集中分析

3.4.1 计算模型的提出

3.4.2 边界条件的假定

3.4.3 几何参数的选取

3.4.4 有限元模型的计算结果

3.4.5 应力集中的参数分析

3.5 N型方钢相贯节点的应力集中分析

3.5.1 计算模型的提出

3.5.2 边界条件的假定

3.5.3 几何参数的选取

3.5.4 有限元模型的计算结果

3.5.5 应力集中的参数分析

3.6 疲劳验算

3.6.1 容许名义应力幅的验算

3.6.2 容许热点应力幅的验算

3.7 小结

第四章 结论及展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

致谢