金属拱形波纹钢屋盖结构检测加固方法与实例分析
本文选题:拱形波纹钢屋盖 + ANSYS有限元分析 ; 参考:《大连理工大学》2015年硕士论文
【摘要】:金属拱形波纹钢屋盖结构是一种新型的空间钢结构,具有节省材料、重量轻、价格便宜、抗震性能好、外型新颖独特、建造速度快捷、施工过程中噪声小等优点,自从上个世纪九十年代初从国外引进以来,被广泛应用于工业和民用建筑的屋顶结构中,目前在我国已经得到了非常广泛的应用。随着金属拱形波纹钢屋盖结构越来越多的广泛应用,其工程中的整体稳定性、安全性越来越越收到业内人士的关注。由于金属拱形波纹钢屋盖结构受力性能复杂,目前国内外还没有一套完整的分析和计算方法。因此我国各地使用该结构的工程也经常出现各种各样的问题。大连某交易中心彩色压型钢板波纹拱壳结构屋盖于2000年11月建成并投入使用。拱形波纹板的设计厚度为1.5mm,由于本工程自建成投产使用到现在已经过15年左右,屋盖长期受紫外线、风、雪等自然因素影响,彩色压型钢板波纹及辊轧棱角处涂层都有不同程度破损,相应钢板基材局部出现明显锈蚀,板材厚度变薄。在检测过程中使用超声波测厚仪检测波纹压型钢板板厚δ范围在1.3mm-1.5mm之间。本文在吸收借鉴我国钢结构专家学者对金属拱形波纹钢屋盖结构的研究成果的基础上,以大连某交易中心屋盖彩色压型钢板波纹拱壳结构的现场检测结果为原始数据,经采用大型有限元分析软件ANSYS的计算并建立金属拱形波纹钢屋盖结构有限元计算模型,对该结构在五种最不利荷载组合形式分别进行了计算分析。得出了此种结构在恒荷载+半跨雪荷载和恒荷载+风荷载+半跨雪荷载两种工况下会在拱脚和1/4跨出现承载力不足的情况,可能会导致结构出现整体失稳的结论。针对本工程的计算分析结果,结合工程现场实际情况,本文提出了在承载力不足的两种荷载组合工况下的加固维修参考建议:1、冬季风雪时易在拱形彩钢板屋盖拱脚至1/4跨之间形积雪,对屋盖结构整体稳定性造成不利影响。金属拱形波纹钢屋盖结构在半跨雪荷载作用下最容易发生整体失稳,在工程前期的设计、施工以及后期的使用养护过程中,应该尽量避免结构长期受到半跨雪荷载的作用,这样才能确保结构安全可靠,防止意外的发生。如果西部拱脚积雪得到相应及时处理的情况下,本工程可不采取其它相应结构加固处理措施,但应注意平时的维护查看,如发现缺陷应及时修复。2、如果在降雪气象条件下拱脚处的积雪不能保证得到及时有效的清理,为更进一步保险起见,本文引入介绍了一种纯拱壳结构屋面的改进形式—拱形波纹板-桁架组合体系屋盖,简单介绍了拱形波纹板-桁架组合体系屋盖的研究理论、主要特征及受力特点,以及该种结构形式在实际工程中的可行性。
[Abstract]:Metal arched corrugated steel roof structure is a new type of space steel structure, which has the advantages of saving materials, light weight, low price, good seismic performance, novel and unique appearance, fast construction speed and low noise during construction. Since it was introduced from abroad in the early 1990s, it has been widely used in the roof structure of industrial and civil buildings, and has been widely used in our country. With more and more applications of metal arched corrugated steel roof structures, the overall stability and safety of the structures are attracting more and more attention. Due to the complex mechanical properties of metal arched corrugated steel roof structure, there is no complete analysis and calculation method at home and abroad. Therefore, all kinds of problems often appear in the engineering of using this structure in various parts of our country. The corrugated arch shell roof of a color profiled steel plate in Dalian trading center was built and put into use in November 2000. The design thickness of the arch corrugated plate is 1.5 mm. Since the project has been put into operation for more than 15 years, the roof has been affected by natural factors such as ultraviolet light, wind and snow for a long time. The corrugation of color profiled steel plate and the coating at the corner of roll rolling are damaged to some extent, the corresponding steel substrate is corroded obviously and the thickness of the plate is thinned. The thickness 未 range of corrugated profiled steel plate measured by ultrasonic thickness meter is between 1.3mm-1.5mm. On the basis of absorbing and referring to the research results of Chinese steel structure experts and scholars on the metal arch corrugated steel roof structure, this paper takes the field inspection results of the color profiled steel plate corrugated arch shell structure of a trading center in Dalian as the original data. The finite element analysis model of metal arched corrugated steel roof structure is established by using ANSYS software, and the structure is calculated and analyzed in five most unfavorable load combinations. It is concluded that the bearing capacity of this kind of structure will be insufficient at arch foot and 1 / 4 span under the condition of constant load half span snow load and constant load wind load half span snow load, which may lead to the overall instability of the structure. According to the results of calculation and analysis of the project, combined with the actual situation of the project, In this paper, the suggestion of strengthening and maintenance under two load combinations with insufficient bearing capacity is put forward. It is easy to form snow between arch foot and 1 / 4 span of arched steel plate roof during winter snowstorm, which has a negative effect on the overall stability of roof structure. Metal arched corrugated steel roof structures are most prone to overall instability under the action of half span snow load. In the design, construction and maintenance process of the early stage of the project, it should be avoided that the structure should be subjected to the action of half span snow load for a long time. Only in this way can we ensure the safety and reliability of the structure and prevent accidents. If the snow cover at the arched foot in the west is dealt with in a timely manner, the project may not take other measures to strengthen the corresponding structure, but it should pay attention to the maintenance and inspection in peacetime. If defects are found, repair should be made in time. If the snow at the arch foot under snowfall weather conditions is not guaranteed to be cleared in a timely and effective manner, for the sake of further insurance, In this paper, an improved roof of pure arch shell structure roof is introduced, which is composed of arch corrugated plate and truss system, and the research theory, main characteristics and mechanical characteristics of arch corrugated plate truss composite roof are introduced briefly. And the feasibility of this kind of structure in practical engineering.
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU391
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,本文编号:2112085
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