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钢格板焊接安装稳定性分析
作者: 发布于:2017-8-10 7:20:33 点击量:
          钢格板是一种由承载扁钢与横杆按照一定的间距正交组合通过焊接或压锁加以固定的开敞板式钢构件。在石油化工、电力、港口码头、市政等工程领域中应用十分广泛。钢格板与钢梁的连接方式主要有两种:一种是焊接固定,一种是鞍形夹固定。随着钢格板作为平台板的广泛使用,经常会受到人的走动或者机械的振动等动荷载作用,如果采用鞍形夹安装方式固定,鞍形夹的螺栓难免产生滑动而使钢格板处于松动状态,使结构存在安全隐患。因此,对于动荷载较频繁的环境下或者地震高发地区,钢格板的安装方式一般采用焊接安装。
          目前普遍认为钢格板作为平台板焊接在钢梁上对钢梁的稳定性无影响,实际上钢梁的上翼缘板受压,钢格板焊接在钢梁的上翼缘板有可能为钢梁提供上部的支撑,提高其整体稳定性。而GB50017-2003《钢结构设计规范》只规定各种刚性板和钢板牢固相连在钢梁上时,不需计算钢梁的整体稳定性,并未给出钢格板这类板材对钢梁稳定性的影响,钢格板焊接在钢梁上对钢梁稳定性的提高程度还不确切。本文采用通用有限元软件ANSYS对钢格板焊接的钢梁的整体稳定性进行了分析,得出一些结论,为实际工程提供参考。
钢格板钢梁模型的建立
         对钢梁上焊接钢格板的钢框架模型进行受力分析,判断钢格板焊接在钢梁上翼缘时对钢梁的稳定性的影响。如图1.  在分析前进行假定:由于钢格板焊接在钢梁的上翼缘,在分析过程中,钢格板出现安全外加荷载作用下最大挠度或钢梁达到失稳状态,焊缝均不受影响,即钢格板或者钢梁失稳时二者还是紧紧连接在一起的,焊缝并未发生破坏。
 
钢格板钢梁模型非线性屈曲分析
         依据文献,取跨度3m的G655/30/50W 型号钢格板分析其焊接在钢梁上翼缘时对钢梁稳定性的影响。由于横杆只固定承载扁钢,基本上不承受荷载,网格划分完后,荷载及边界条件如下:端部钢梁与钢柱刚接,约束钢梁端部的自由度。横杆的作用是防止承载扁钢侧向失稳,即约束承载扁钢。如图2.
         对钢格板钢梁模型进行非线性屈曲分析,引入钢梁初始几何缺陷,对钢格板的承载扁钢施加均布荷载,然后提取钢格板钢梁模型的非线性分析结果,经上述分析得到钢框架模型在有钢格板焊接在钢梁上翼缘作用时钢梁失稳时所受的最大应力为575.02kN,临界弯矩为Mcr2=646.89kN·m,线荷载为q2=63.89kN/m,在无钢格板焊接在钢梁上翼缘时,钢框架模型钢梁的临界弯矩为Mcr1 =264.6kN·m,线荷载q1=26.13kN/m,即钢格板焊接在钢梁上时对钢梁的稳定性有提高的作用,提高幅度约为59.1%。
        当钢梁上焊接钢格板时,钢格板既能作为平台板使用,也能作为钢梁的有效支撑,能有效地阻止钢梁发生侧向位移。如果要使钢梁达到临界破坏,那么就需要更大的荷载作用。在设计时,当钢梁承受的荷载一定的情况下,按照通常钢梁截面的选取会造成不必要的浪费,因此,当钢格板焊接在钢梁上时,可以减小钢梁截面的取值,进而减小钢材的用量,为实际工程带来经济效益。


关键词:钢格板,钢格栅板,雨水篦子
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