Page 112 - 《橡塑技术与装备》2025年7期

橡塑技术与装备
HINA R&P TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

表 1 载荷和相关系数取值 MPa，抗剪的设计强度指标 f v =125 MPa。
载荷种类 分项系数 作用的标准值 使用年限的荷载调整系数 刚度校核标准 ：同时考虑永久和可变荷载标准值
钢架自重 1.3 施加标准重力 无
设备自重 1.3 施加对应的力 无 产生的挠度的容许值时，主梁的挠度容许值 V T = l
均布活荷载 1.5 2 kN/m 2 0.95（25 年） 400 。
2.2 静态结果分析
表 2 每层台面放置的设备自重 2.2.1 强度分析
层数 载荷标准值 /kN
1 133 统计钢架 1~9 层主立柱的最大应力和剪切应力如
2 102
3 215 表 3，可以看出主立柱的最大应力在 1~7 层均超过设
4 26 计强度指标 f=215 MPa，如图 5，其中 1~3 层的应力
5 150
6 20 值明显大于 4~7 层，这是因为 1~3 层位于低楼层承受
7 0 着来自上层的压力，同时这几个楼层放置的设备重力
8 0
9 330 也比 4~7 层的大，第 8~9 层的最大应力在设计强度指
标内。第一层主立柱最大应力处的应力如图 6 所示，
1.3 模拟参数设置
主立柱处的受力变形如图 3-3 所示，可以看出主立柱
钢架的材料是 Q235，模拟时采用的材料属性如下：
应力大的原因主要是其上的梁受较大的弯矩使得主立
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密度 7 850 kg/m ，泊松比 0.277，杨氏模量 2.11×10
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柱的一面受压导致应力集中，且发生应力集中的主立
Pa，屈服强度 235 MPa，拉伸强度 460 MPa。
柱均为 8 根立柱中间的 4 根。主立柱的最大剪切应力
考虑到钢架的实体之间真实的连接绝大部分都为
均在抗剪的设计强度指标 f v =125 MPa 内。
焊接与螺栓连接，钢架中实体间的接触均设置为绑定
表 3 主立柱最大应力和最大剪切应力
接触，接触自动生成，为避免未有实际接触的实体间
层数 主立柱最大应力 /MPa 主立柱最大剪切应力 /MPa
产生接触，接触公差值设置为 1 mm，生成了 5 880 对 1 633.06 44.122
2 476.79 41.81
接触。 3 516.32 34.84
现有的钢架、钢结构、桁架等力学模拟大都采用 4 312.35 34.58
5 304.85 25.246
梁单元和壳单元进行网格划分，使用梁单元和壳单元 6 257.63 19.701
7 239.51 19.648
可以在保证计算结果准确性的前提下显著减少对计算
8 64.665 26.884
机性能的要求，但是不考虑计算量的情况下，采用实 9 60.542 27.206
体单元能够更准确得模拟出结构的应力和位移 [12~15] 。
由于本文模型简化后仍然存在许多不同类型的梁
和柱以及斜撑、垫片和贴板，结构比较复杂，即使将
垫片和贴板省去，使用梁单元来代替梁、柱和斜撑，
在模型简化和梁与柱的接触设置上也存在不少的工作
量，因此本文中的网格均采用默认实体网格。设置整
体网格尺寸为 100 mm，网格数量为 1 151 045。
钢架底部固定在经过地基硬化的地面上，不考虑
钢架底部的位移，因此对钢架底部三个方向的线位移
和角位移均进行约束。

2 静力结果分析
图 5 1~9 层主立柱的最大应力
2.1 强度和刚度的校核标准
分别根据《GB50017—2017 钢结构设计标准》中 2.2.2 刚度分析
的 4.4.1 和附录 B，对钢架的强度和刚度进行验算。 钢架的整体位移结果如图 8 所示，统计每层的主
强 度 校 核 标 准 ：对 于 钢 材 厚 度 ≤ 16 mm，Q235 横梁的最大挠度和最大应力如表 4 所示，如图 9 所示，
结构构件的抗拉、抗压、抗弯的设计强度指标 f=215 第 3 层的最大挠度接近挠度容许值，第 9 层的最大挠

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·64· 第 51 卷 第 期