大型钢结构工业厂房的力学分析与模拟中国矿业大学本科学位论文学生姓名：周盛林学号：02100820指导教师：沈晓明专业：工程力学学科门类：工学中国矿业大学力建学院工程力学系二零一四年七月摘要近三十多年来，随着国民经济和基础设施建设的飞速发展，钢结构在我国发展迅速，大量应用于工业和民用建筑之中。尤其在工业厂房中，钢结构使用最为普遍，因此钢结构的安全性能非常重要。然而近年来，在风雪和自身承重、地震等作用下，国内外发生了许多大跨度钢结构倒塌、破坏事故，造成了大量的经济损失和人员伤亡。基于以上现实情况，对与钢结构建筑的力学分析就显得尤为重要。本文在基本假设基础之上，主要做了以下几点研究：=1\*GB3①研究了钢结构工业厂房在自身承重之下的静力学分析，并应用有限元软件进行数值模拟，分析了钢结构厂房的受力情况。=2\*GB3②研究了钢结构工业厂房在不同风载荷和雪载荷情况下的受力特征，同时进行有限元数值模拟，指出钢结构厂房的的易破坏点，为钢结构工业厂房的设计与施工提供指导。关键词：钢结构，有限元，风荷载，雪荷载，数值模拟ABSTRACTThisarticlehasKeywords:steeltruss,1绪论1.1引言以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产。钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。我国虽然早期在铁结构方面有HYPERLINK"http://baike.so.com/doc/5368072.html"\t"_blank"卓越的成就，但由于2000多年的封建制度的HYPERLINK"http://baike.so.com/doc/5391206.html"\t"_blank"束缚，HYPERLINK"http://baike.so.com/doc/4065479.html"\t"_blank"科学不发达，因此，长期停留于铁制建筑物的水平。直到19世纪末，我国才开始采用现代化钢结构。新中国成立后，钢结构的应用有了很大的发展，不论在数量上或质量上都远远超过了过去。在设计、制造和安装等技术方面都达到了较高的水平，掌握了各种复杂建筑物的设计和施工技术，在全国各地已经建造了许多规模巨大而且结构复杂的HYPERLINK"http://baike.so.com/doc/5684421.html"\t"_blank"钢结构厂房、大跨度钢结构民用建筑及铁路桥梁等，我国的人民大会堂钢屋架，北京和上海等地的体育馆的钢网架，陕西秦始皇兵马佣陈列馆的三铰钢拱架和北京的鸟巢等。近三十年来，随着国民经济和基础设施建设的飞速发展，钢结构在我国发展迅速，大量应用于工业和民用建筑之中，很多地方建造了宏伟而富有特色的大型钢结构建筑，并成为当地城市或者地方的象征性或标志性建筑。现在钢结构规模越来越大，形态也越来越新异，体系越来越复杂，且采用了许多新材料和技术，为钢结构分析与设计理论的发展提供了机遇，但同时提出了挑战。1.2论文的研究背景、内容和意义1.21研究背景随着经济的快速发展，工业厂房对结构的的受力强度的要求越来越高，大型钢结构具有高柔、高支、大跨、重荷的特点,钢结构凭着自身卓越的优点，在建筑中越来越普遍。然而，在钢结构广泛应用的同时，钢结构工程事故时有发生，有些并且造成了巨大的生命财产损失，且产生了严重的社会影响。钢结构厂房破坏事故调查研究表明，导致钢结构失效破坏事故的原因多数不是刚才质量的问题，而是由于设计或者施工不得当造成的，多数破坏现象为钢结构局部构件失稳或者破坏导致整体坍塌。特别是随着高强优质钢材的广泛应用，结构构件变得更加细而薄，结构整体上变柔，且钢结构静力、动力力学行为非常复杂。一方面，在静力作用下结构本身会产生一定的变形；另一方面，现实中还存在其他不确定的动力荷载对结构产生巨大影响,使得大型钢结构厂房的稳定性问题变得尤为突出，成为这类钢结构破坏的主要原因。1.21研究内容针对目前钢结构建筑设计之中存在的不足之处，在导师的指导下，结合工程实际背景，以山西福山建筑装饰材料有限公司的钢结构厂房为例，有针对性的分析钢结构厂房的受力分布。本文主要研究以下内容：=1\*GB3①研究了钢结构工业厂房在自身承重之下的静力学分析，