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研究生:李家銘
研究生(外文):Chia-Ming Lee
論文名稱:鋼承板承載力實驗與挫屈載重分析
論文名稱(外文):Experiments and Analyses for Load Carrying and Buckling of aRoofing Decking Structure
指導教授:王慶忠
指導教授(外文):Ching-Jang Wang
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄第一科技大學
系所名稱:營建工程所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:100
中文關鍵詞:挫屈冷軋鋼承板有限元素法
外文關鍵詞:deckbucklingAISIfinite element method
相關次數:
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中文摘要

本研究主要針對合作廠商新開發之冷軋鋼承板進行鋼承板承載力試驗與分析,研究內容包含實體實驗、AISI規範經驗公式分析及有限元素法板挫屈分析。實驗部分為模擬實際鋼承板充當屋頂桁梁時受風昇力之載重情況,試體共分兩款,在外形上均為不對稱之斷面;AISI經驗公式分析部分,由於AISI規範對於不對稱之斷面並無定義,因此分別探討了帽型與扣合型兩種情況,並與實驗結果作比較以了解規範之適用性;板挫屈分析則使用自撰之有限元分析程式,計算出彈性挫屈載重,並與實驗及AISI經驗公式分析一併比較之。

在載重分析時,由於試體斷面屬於不對稱斷面,應考慮其斷面慣性矩Iy及Ixy之影響,經由實體實驗、AISI經驗公式計算及有限元板挫屈分析所得之結果比較可得知,AISI經驗公式計算所得之降伏載重以帽型及扣合型之平均值,與實驗值相近似;有限元程式分析所得之挫屈載重值與實體實驗之挫屈載重值相近似;此外帽型斷面與扣合型斷面所得勁度值之平均值,則與有限元及實驗之勁度值相近似,此結果可供設計人員參考。
ABSTRACT

This paper is to study the load carrying capacity of a cold-formed steel deck structure consisting of unsymmetrical cross-sections. The research is conducted in three parts: loading experiments, AISI code design , and finite element analysis. First, the deck structures are put to load tests simulating roof deck system subject to uplifting wind. Next, citing AISI code specification, two typical section types are chosen for design study. In finite element analysis, the deck structure behavior up to buckling load is analyzed by using three-dimensional plate elements.

When using AISI codes to calculate the sectional moments of inertia, the unsymmetrical deck section must be accounted for. The results from experiments and AISI code calculations indicate that yield loads calculated by averaging those based on two typical section types is close to those of the experiments; buckling loads from finite element analysis and experiments are similar. The structural stiffness derived from experiments, averaged results of code calculations for two typical section types, and the finite element analysis, are all compared well with each other. As a result, the conclusions made regarding deck sectional design may provide the engineer a handy reference
目 錄

第一章 緒論
  1.1 前言
1.2文獻回顧
1.3研究動機
1.4研究方法
第二章 鋼承板設計方法
  2.1 冷軋型鋼設計
   2.1.1 彈性挫屈應力
   2.1.2 應力重新分配原理
  2.2 肢材之有效寬設計
   2.2.1 均佈受壓之肢材
   2.2.2 具應力坡度肢材
   2.2.3 均佈受壓之具有圓孔之加勁肢材
  2.3 腹板挫屈檢核
   2.3.1 腹板標稱剪力強度
第三章 實驗規劃
  3.1 初步規劃
  3.2 試體設計
   3.2.1 試體規格與材料   
3.2.2 試體製作
  3.3 元件材料性質試驗
   3.3.1 鋼承板金屬材料拉伸試驗
3.3.2 螺絲金屬材料拉伸試驗
3.3.3 螺絲拉拔試驗
3.4 試驗方法
3.4.1 試驗設備
3.4.2 試驗儀器架設
3.4.3 量測項目
3.5 試驗結果
第四章 有限元素法板挫屈理論
  4.1 有限元素法的挫屈問題
  4.2 薄板的彈性力學理論
   4.2.1 薄板的平面問題
   4.2.2 薄板的彎曲問題
  4.3 六自由度矩形板單元的勁度矩陣
第五章 載重行為之分析
  5.1 分析方法
  5.2 AISI經驗公式分析
   5.2.1 有效斷面計算

   5.2.2 勁度計算
5.2.3 降伏載重與彎矩計算
  5.3 有限元素分析
   5.3.1 有限元素模型建立
   5.3.2 程式分析流程
5.3.3 實例驗證
5.3.4 有限元素分析結果
5.4 實驗與分析結果之比較
第六章 結論與建議
  6.1 結論
  6.2 建議
參考文獻
附表
附圖
附錄一 受壓側翼板與腹板有效寬計算
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