鋼支架的案例
【iSolver案例分享66】鋼結構支架強度分析
本文以鋼結構支架為例，在iSolver軟件中建立鋼結構支架模型，分析壓力載荷對支架影響，演示了iSolver建模與仿真分析流程，并將iSolver和Abaqus計算結果進行對比。
2、模型建立
鋼結構支架采用殼單元結構，矩形板長×寬為300mm×180mm，方管邊長為20mm，高度為100mm。 本文通過shell菜單欄中Rectangle選項，建立長×寬為300mm×180mm的板模型，如圖1所示。
圖1鋼結構支架矩形板建模操作
通過Element Edit 菜單欄中Extrude選項，將板模型中的網格邊線拉伸為面單元，拉伸高度為100mm，形成方管模型，如圖2所示。
圖2鋼結構支架方管建模操作
鋼結構支架劃分網格后，模型如圖3所示。
圖3鋼結構支架模型圖
3、賦予材料截面屬性
材料使用Q235鋼，材料屬性如圖4所示。截面屬性如圖5所示，殼單元厚度為1.5mm。
圖4材料參數
圖5截面屬性參數
4、設置邊界條件
對鋼結構支架中的方管底部進行固定約束，矩形板上表面施加0.05N壓力載荷，邊界條件如圖6所示。
展開 鋼結構連接、鋼結構強度穩定性、鋼筋支架、格構柱計算
◆鋼筋支架計算公式
一、參數信息
鋼筋支架（馬凳）應用于高層建筑中的大體積混凝土基礎底板或者一些大型設備基礎和高厚混凝土板等的上下層鋼筋之間。鋼筋支架采用鋼筋焊接制的支架來支承上層鋼筋的重量，控制鋼筋的標高和上部操作平臺的全部施工荷載。型鋼主要采用角鋼和槽鋼組成。
型鋼支架一般按排布置，立柱和上層一般采用型鋼，斜桿可采用鋼筋和型鋼，焊接成一片進行布置。對水平桿，進行強度和剛度驗算，對立柱和斜桿，進行強度和穩定驗算。
作用的荷載包括自重和施工荷載。
鋼筋支架所承受的荷載包括上層鋼筋的自重、施工人員及施工設備荷載。鋼筋支架的材料根據上下層鋼筋間距的大小以及荷載的大小來確定，可采用鋼筋或者型鋼。
上層鋼筋的自重荷載標準值為0.800 kN/m；
施工設備荷載標準值為0.960 kN/m；
施工人員荷載標準值為1.248 kN/m；
橫梁的截面抵抗矩W= 4.493 cm3；
橫梁鋼材的彈性模量E=2.05×105 N/mm2；
橫梁的截面慣性矩I= 10.783 cm4；
立柱的高度h= 1.88 m；
立柱的間距l= 1.29 m；
鋼材強度設計值f= 206.00 N/mm2；
二、支架橫梁的計算
支架橫梁按照三跨連續梁進行強度和撓度計算，支架橫梁在小橫桿的上面。
按照支架橫梁上面的腳手板和活荷載作為均布荷載計算支架橫梁的最大彎矩和變形。
展開 某除塵器鋼架結構的分析思路及Midas分析過程 ￥20
除塵器框架結構從下到上依次為鋼支架、灰斗、殼體。
【編寫中】基于SolidThinking Inspire的鋼箱梁架設支架優化設計
為確保某市政橋梁鋼箱梁臨時支架的安全性，采用鋼立柱、槽鋼、工字鋼相互連接的方法構建臨時支架，在SolidThinking Inspire軟件中建立臨時支架的初始模型，通過拓撲優化，得到優化后的臨時支架基礎模型，通過有限元仿真分析，用許用應力法驗算臨時支架受力及變形，分析得到臨時支架應力和變形分布，給工程實踐提供參考
某鋼結構構筑物檢測鑒定和加固設計
鋼支架部分加固方案
對于鋼支架部分的加固，整體思路上采用增大截面法，尤其要注意的是：
(1)鋼結構增大截面法不同于混凝土結構，存在負荷加固還是卸載加固之分，當鋼結構在負荷時進行增大截面焊接，會產生應力滯后現象。
(2)鋼框架在整體計算時要注意判別是有側移還是無側移框架。不同的判定設置會導致鋼構件穩定性驗算結果天差地別。
(3)注意區分支撐是單拉桿還是拉壓桿。
支撐背部貼焊槽鋼
工字鋼新增焊板形成箱型鋼
2. 灰斗部分加固方案
針對應力計算不足的橫肋，采用增大截面法，具體做法詳見下圖：
在Midas Gen中該加固構件輸入的具體截面尺寸如下：
上翼緣考慮灰斗壁板的貢獻作用，下翼緣寬度考慮角鋼和原槽鋼翼緣長度之和，腹板厚度仍取原槽鋼厚度。
1.5倍儲灰梁單元應力云圖
1.5倍儲灰板單元應力云圖
考慮到灰斗四個角部位置有弧形加強板、包角鋼板加強措施，且剔除有限元計算在角部的應力集中畸變，經計算后滿足要求。
三、總結
結構工程師在既有建筑結構鑒定、加固領域的工作模式有別于傳統的設計院或施工單位的做法。在此情況下，結構工程師不能僅作為流水線作業中的一環，或者單純地按照圖紙進行施工和組織生產，而是必須扮演結合規范、力學理論以及現場操作環境等多重因素的綜合性結構工程技術服務人員的角色。
文章：結構重光
展開 軟弱巖體中隧道支護設計的初步估算(Tunnel support in weak rock)
處在這個區域的隧道使用收斂限定方法(Convergence Confinement Methods )預測隧道圍巖的塑性區，計算塑性區的漸進發展與不同支護類型之間的相互作用；這類隧道有輕微的擠壓問題，通常使用巖石錨桿和噴射混凝土來處理，有時會添加輕型的鋼支架或格子梁以增加安全性。
(C) 應變在2.5 to 5。處在這個區域的隧道使用二維數值分析，包括模擬結構元和和開挖順序，工作面的穩定性通常不是太大問題；此類隧道出現嚴重的擠壓，開挖后需要快速安裝支護，并仔細控制施工質量，一般需要在噴射混凝土中嵌入重型鋼支架。
(D) 應變在5 to 10。處在這個區域的隧道設計應以工作面的穩定性問題為主，應該進行二維或三維數值分析，估算工作面加固的影響; 此類隧道會出現非常嚴重的擠壓和工作面穩定性問題，通常需要在噴射混凝土中嵌入鋼支架對工作面進行加固。
(E) 應變>10。處在這個區域的隧道其工作面嚴重不穩定，圍巖對隧道的擠壓變成一個極其困難的三維問題，目前還沒有有效的設計方法, 大多數的解決方案都是基于經驗設計的; 對于這種極端的擠壓問題，通常需要對工作面進行支護，也可能需要使用屈服支護。
3 應用實例
在地表下60m深的巖體內擬開挖一條直徑為12m的隧道。巖體屬性由Hoek-Brown準則來定義：原巖強度σci=7 MPa，常數mi=10，GSI=15。巖體彈性模量E=353MPa, 泊松比v=0.3。
使用Duncan Fama方法計算的塑性區半徑為13.77m, 隧道收斂率為2.03%, 隧道壁位移為121.6mm。按照上面的分類，應該劃分為(B)類隧道，建議使用巖石錨桿和噴射混凝土支護。
展開 袋除塵器鋼架和灰斗結構加固計算及有限元分析 ￥15
具體做法：在灰斗內部兩個對立側板之間焊接型鋼（如工字鋼、H型鋼）作為水平或豎向支撐桿，將板面承受的荷載轉化為支撐桿的軸向力
優點：能有效抑制板面變形，提高穩定性，效果顯著。
缺點：可能對灰料流動產生輕微影響，需注意防磨和防積灰設計。
（1）鋼支架加固
由于除塵器鋼支架的橫梁、縱梁及柱間斜撐的選型均為20#工字鋼，經計算第一層5.7m長橫梁的應力比超限、第二層橫梁的長細比超限，因此需要對該兩層橫梁（20#工字鋼）進行加固計算。
圖1 20#工字鋼加固方案
第一層5.7m長橫梁的組合應力比為1.17，原20#工字鋼的強軸慣性矩Iy= 23686112mm4，Wx=236861mm3，加固后強軸抗彎模量Wx需大于236861×1.17=277127mm3。根據圖1加固方案，加固后組合截面強軸慣性矩Iy= 43302284mm4，Wx=298636mm3>277127mm3,第一層5.7m長橫梁的組合應力比為0.92小于[1]滿足要求。
柱間支撐梁長細比應小于150，第二層5.7m長橫梁的長細比加固后弱軸的轉動半徑應滿足大于40mm，現將20#工字鋼加固為圖1。 加固后的截面的弱軸慣性矩Iy=14306561mm4，截面積A=7400mm2，轉動半徑r=44mm>40mm，經計算可得此截面的最大長細比為λ=130小于[150]，滿足要求；第二層40.4面20#工字鋼由于現場焊接16#槽鋼難以施工，因此獨立增加柱間支撐梁，與原20#工字鋼距離為500mm,新增柱間支撐選型為圓管Φ159x6,轉動半徑r=54mm>40mm，經計算可得此截面的最大長細比為λ=75小于[150]，滿足要求；
因此此加固方案能滿足要求。
（2） 灰斗加固
展開 如何合理“早拆模”？4種做法！
大部分底模和支撐系統早拆
保留一部分狹窄底模、早拆支撐頭和養護支撐后拆，使拆除部分的構件跨度在規范允許范圍內
▼
“早拆模”施工工藝
① 支模狀態
② 拆除三角架及多數支撐
③ 利用支撐頂托將水平模板降下
④ 拆除次梁和膠合板
⑤ 拆除主梁
⑥ 僅把養護支撐留下
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“早拆模”設計技術
① 早拆模板可以采用覆膜竹（木）膠合板模板、鋼（鋁）框膠合板模板、塑料模板和塑料（玻璃鋼）模殼等；
② 支撐系統由早拆支撐頭、鋼支撐或鋼支架、主次梁和可調底座等組成；
③ 早拆柱頭有螺桿式升降頭、滑動式升降頭和螺桿與滑動相結合的升降頭三種形式，宜推廣螺桿與滑動相結合的升降頭；
④ 主次梁可以選用木工字梁、工字形鋼木組合梁、矩形鋼木組合梁、幾字形鋼木組合梁、矩形鋼管和冷彎型鋼等；
⑤ 支撐系統可以采用獨立式鋼支撐、插接式支架、盤銷式支架、門式支架及碗扣式支架等。
展開 針對某袋除塵器整體進行ABAQUS有限元分析，考慮九項載荷工況，分析設備靜應力、熱應力、變形及熱膨脹數值 ￥15
注：此項載荷殼體和鋼支架各占一半。
（8） 灰斗卸灰口載荷（方向按照幾何模型坐標系）：FX=4700N，FY=3500N，FZ=-4700N，MX=3690N.m，MY=4800N.m，MZ=5540N.m。
（9） 頂部牛腿處檢修荷載：單個牛腿處載荷為1t，頂板為260×260，轉化為面壓添加，面壓為1×10×1000/260/260=0.148N/mm2。
下圖4所示為載荷添加圖示：
（a）負壓11000Pa （b）正壓8000Pa （c）花板處載荷
鋼架結構計算及加固方案分析 ￥15
</span></p><p class="ql-align-justify"><span style="background-color: rgb(255, 255, 255); color: rgb(64, 64, 64);"> 以下為本項目案例，對加固措施的結果驗算</span></p><p>1、 結構設計信息</p><p>結構類型：無側移鋼框架</p><p>設計分析軟件：midas Gen</p><p>設計規范：</p><p>1. 《建筑荷載設計規范》（GB 50009）</p><p>2. 《鋼結構設計標準》（GB 50017）</p><p>3. 《建筑抗震設計規范》（GB50011）</p><p>荷載信息：</p><p>根據項目所提供圖紙上的荷載添加：</p><p>靜載荷：單個點350KN；</p><p>風載荷：當地基礎風壓為0.4KN/m^2；</p><p>地震荷載：地震設防烈度6（0.05g），場地類別II類，設計地震分組：第一組；地震效應增大系數1.0； 多遇地震；設計特征周期,0.65s；阻尼比,0.05。框架結構抗震等級為四級，結構安全等級為二級。地震荷載工況為rx、ry。</p><p>根據《建筑抗震設計規范》（GB50011）表5.5.1所描述：多高層鋼支架層間位移角限值為1/250。
展開 支架植入手術中CAE仿真的應用
動脈粥樣硬化的一種常見治療方法是經皮腔內血管成形術，這種手術可以清除或抑制患者冠狀動脈中積聚的多余斑塊,在一些情況下醫生在進行治療時，會在阻塞的動脈中插入一個小小的金屬絲網狀管，即所謂的支架。
支架到達預定位置后，利用了血管成形術的球囊，將自身固定在動脈的堵塞部位，可以隨著球囊一起膨脹，從而卡住擴張部位。球囊放氣后取出，只留下支架支撐動脈。膨脹的支架發揮了類似于腳手架的功能，它有助于血管保持暢通，促進血液正常流動。如果支架端部的擴張程度超過中間段（這類易發生的缺陷被稱作 dogboning 效應），動脈可能遭受嚴重的損傷。另一個潛在問題是前縮，它導致支架難以放置，而且可能損傷動脈。
為了順利進行手術，并盡量減少潛在的健康危害，支架設計必須經過全面的研究和優化，CAE仿真能夠有效幫助進行支架設計的評估工作。下面元王為大家介紹支架在手術過程仿真分析。
以某支架模型為例進行分析，支架的原始直徑為 0.74 mm，擴張后，中段的直徑為 2 mm。此模型分析了管的內表面受徑向向外的壓力后，致使不銹鋼支架膨脹而產生的應力和形變。（壓力表示球囊擴張。）因為支架幾何結構具有對稱性，所以我們可以將模型的尺寸減小為原始幾何結果的1/24，從而最小化仿真的計算成本。
非線性結構力學的分析結果
首先，我們觀察一下支架在手術過程中經受的各種應力和應變。下方左圖顯示了球囊膨脹最大時支架中的應力分布，右圖為球囊放氣后支架中的殘余應力。不出所料，球囊放氣后，支架中的應力減少。
接著，分析在球囊膨脹過程中，dogboning 效應（藍色）和前縮（綠色）產生的影響與壓力之間的關系。根據繪圖，我們能夠排查出支架設計中潛在的不利因素，并優化其性能。
我們分析了當 dogboning 效應最大時管內的有效塑性應變。
展開 
BTTZ電纜的十種敷設方式
七、電纜進配電箱、柜敷設
說明：
電纜進配電箱、柜敷設時，當采用黃銅板或銅、鋁母線作電纜固定支架時，可不采用接地銅片，但黃銅板或銅、鋁母線支架應有可靠的接地。當采用鋼支架作電纜固定支架時，則應采用接地銅片。
八、電纜接地敷設
說明：
電纜接地敷設時，電纜的金屬護套應可靠接地，應考慮以下幾個方面：
1、成組敷設的電纜兩端接地時，電纜兩端的接地點必須是等位接地，否則只能一端接地；
2、當需要將電纜銅護套再三相五線回路中作為地線用時，除按要求進行敷設外，還應正確選擇引出的接地線導線截面，選用接地線截面參見表4：
3、僅考慮電纜銅護套接地時，選用接線線截面參見表5.
4、多拼電纜除每根單獨接地外，還應采用相同截面的接地銅線將每根電纜的接地銅片之間可靠連接。
九、暗埋于墻內敷設
說明：
暗埋于墻內敷設時，必須在墻內鑿溝槽后再敷設固定電纜。當電纜敷設好后，經絕緣測試合格后立即抹上防裂泥灰，以保護電纜不受損，在天花板平頂暗敷也可按此方法敷設電纜，但在溝槽時，不得損傷建筑結構的安全。電纜在墻內的固定，可采用膨脹螺栓埋進墻中，用電纜卡子卡住電纜。
十、穿管敷設
說明：
穿管敷設時，敷設于混凝土管，水泥管，陶土管中的電纜，宜選用有塑料外套的電纜；穿于鋼管或塑料管的可選用裸銅護套電纜。管的內徑應大于電纜外徑（包括單芯成束的每路電纜）的1.5倍，單芯電纜成束后宜每一路穿一根管道。
單根單芯電纜不能單獨穿于鋼管內。電纜的穿管敷設只能是穿直通的管道，長度在30m范圍以內，不宜穿于較長距離的管道或有彎頭的管道。
在實際的工程施工中，礦物絕緣電纜的敷設方式主要有上述幾種，在原99D101-6標準中包括暗埋于墻內敷設、穿管敷設，而09D101-6標準已經廢除了以上兩種敷設方式。
展開 2019粵港澳大灣區地鐵產業大會既展覽會邀請函
2、地鐵域地下空間及隧道建設：工地設備、電纜/配件、起錨機、壓縮機與氣動工具；傳送帶/系統；吊車/起重機、壓碎機、鉆井架、鉆探平臺、支護與配件、鉆鋼和鑿巖鉆頭；移除挖出物設備；泥溝挖掘機、全斷面隧道掘進機、巖土工程儀器、灌漿/澆注/注塑機、沖擊鉆、液壓挖掘機/碎石機；注塑裝置及配件、隔封器/配件、噴射軟管系統、腳手架；軌道施工機械與系統、微型隧道與非開挖、除濕器；打樁設備、電站、探針/金剛石刀具、泵、軌端設備/鉆臂；碎石設備、鉆井設備、軌道運輸/運載裝置、加料運輸系統、隧道掘進機；管道/管道連接、板材、電力系統、加固/伸展裝置、重襯、錨桿/巖栓、井壁、鑿井、泥漿墻、盾構與溝槽、支撐裝置、鋼支架/桁架梁、維修工藝、隧道涂料、膜/水密裝置、隧道支護；道碴、瀝青、水泥及添加劑、粘土、混凝土、炸藥、泡沫與聚合物、砂礫、灌漿材料、石膏、注塑制品、石灰、灰漿/砂漿、沙、噴漿混凝土/混凝土添加劑等。
七、參會、參展專家投稿、企業演講、產品展示、資料袋廣告、會刊彩頁廣告、易拉寶廣告等參與詳情請聯系組委會秘書處。
聯系人： 王杰
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展開 案例39-引線鍵合超聲換能器
驅動器組件由夾在鋁前板和背板之間的壓電環組成，通過提供預應力的鋼螺栓連接在一起。傳感器通過鋼支架安裝在機器上。
支架應放置在傳感器的節點處，以獲得最佳性能。在沒有支架的情況下進行模態分析，并確定第一縱向模態。
如下圖所示，輪廓范圍為-1至1的z位移圖提供了定位支架的適當位置：
建模
傳感器的三維模型在ANSYS DesignModeler中創建，并在ANSYS Mechanical中進行網格化，如下圖所示：
壓電單元用SOLID226劃分網格，其他部分用SOLID186和SOLID187單元劃分網格。單元總數為67756，節點總數為115414。
耦合場單元SOLID226支持許多物理類型。在這種情況下，KEYOPT（1）＝1001指定壓電行為。壓電元件是正交各向異性的，因此每個壓電環都假定具有交替z軸取向的z軸極化。
雖然銅端子位于壓電環之間，但為了簡單起見，這里省略了它們。其他細節和特征（如小螺釘或電線孔）也被省略，因為它們對整體響應沒有影響。
這些部件通過接口上的共享節點進行連接。雖然接觸單元可以用于壓電分析，但在這種情況下，它們對于這種簡單的幾何結構是不必要的。
一個螺栓連接驅動器的頂板和底板，如下圖所示：
緊固件被分成兩半，PRETS179預張緊單元將兩半連接在一起。預緊力或調整量通過預緊節點控制。
材料屬性
本問題中使用的結構材料性質如下：
壓電材料通常具有正交各向異性材料特性，盡管在本示例中假設各向同性材料，因為它們在參考文獻中以這種方式定義。
壓電材料特性如下：
該模型假設系統阻尼比為0.1%，因為超聲換能器的阻尼很小。
邊界條件和加載
結構和電氣邊界條件均施加。
展開 通用與Autodesk合作生產3D打印汽車零部件
通用汽車高管也展示了利用Autodesk技術研發的3D打印不銹鋼座椅支架，利用云計算和基于人工智能的算法，以快速探索零件設計的多個排列，然后才能確定最佳結構。
據了解，使用傳統技術，座椅支架需要8個部件以及數家供應商。而利用Autodesk技術生產的座椅支架只需要一個部件，并且重量減輕40%，強度增加20%。
五年內，隨著技術的不斷進步，通用汽車希望能夠生產數千甚至數萬個零部件進行大規模生產。而3D打印的輕量化車身零部件，將有助于電動車的推廣，車輛變輕不僅能夠改善燃油經濟性，也大大緩解消費者的續航里程焦慮。通用汽車公司的添加劑設計和制造總監稱，“這是我們的靈丹妙藥，這就是我們想要的。”
根據通用汽車公司2017年指定的計劃，通用汽車希望在2023年之前，在全球產品線上增加20款全新純電動車和燃料電池車。并承諾，公司將在2021年實現電動汽車盈利。
本文轉自網易汽車，原文鏈接：http://auto.163.com/18/0504/09/DGV26TKU000884NK.html 侵刪
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