有限元在施工项目临时围挡设计应用研究论文_孙荣国

摘要：围挡是广泛应用于城市建筑工地红线外围的一种围蔽、遮挡物。可以起到一种美化、整洁、统一以及提供张贴宣传图画的功用。本文运用Ansys有限元软件对围挡进行设计计算研究，主要考虑当地风载荷作用下的强度、刚度的设计要求，为围挡设计提供理论依据。

关键词：有限元；围挡设计；应用研究

1 引言

围挡是广泛应用于城市建筑工地红线外围的一种围蔽、遮挡物。围挡一般由地基基础（基脚）、PVC（铁质）材质围挡板、立柱支架骨架以及连接标准件等组成。基脚采用水泥沙浆砌筑、页岩砖砌成，用于底部固定支撑围挡挡板和支架骨架，立柱支架骨架通过地脚螺栓固定在基脚基础上。围挡板一般为2.5米高×宽3米为一板，其通过连接标准件固定在支架骨架上，主要承受风载荷的作用，适当考虑雨雪的腐蚀影响。围挡通常要做美化处理，如喷涂企业名称、安全、质量、文明施工用语及开发项目广告等。本文通过有限元设计计算，对结构进行必要的简化，可以综合考虑连接、载荷、强度、刚度的要求，为设计者提供了理论依据，极大的提高设计工作效率[1]。 

2 结构力学分析

图1 有限元求解流程闭环图

2.1结构设计部分

通过Ansys软件的APDL程序设计语言建立围挡的参数化CAD仿真模型，进行壳单元、梁单元的网格划分，定义材料属性。查建筑设计标准，利用工程算法，计算风载荷。施加风载荷和定义边界约束条件，进行分析控制和求解运算，提出计算结果，校验后处理结果等[2]。

有限元参数：壳单元类型shell181，梁单元类型为beam188；材料弹性模量200e9Pa、泊松比：0.3、密度：7850Kg/m3。

图2围挡参数化建模的几何模型示意图

1立柱支架骨架 2围挡板 3 地基基础

2.2风载荷计算

基本风压值计算

设计当地基本风压值，是以所在地平坦空旷的地面高 10米的高处，统计所得的50年一遇的 10min 平均最大风速为标准，经验公式计算如下：

2.3载荷加载与求解

根据风载荷，在围挡板单元施加风载荷，载荷大小为Pc=680Pa，约束底部4个支座固支约束，并求解。载荷加载如图3所示，计算结果如图4所示。

图3 载荷加载及约束示意图

图4 位移结果示意图

3 结束语

围挡结构设计过程中，利用ANSYS有限元软件进行模拟设计分析，从围栏整体模型的建立、梁单元板单元网格的划分、风载荷的施加、基脚约束的定义、运算以及结果的后处理等。可直接计算出在风载荷作用下的围栏的水平位移及根部的应力情况，极大的提高了设计工作效率和设计结果的准确性[3]。

参考文献

[1]刘文举徐格宁陶彦飞.基于Ansys的折臂式塔式起重机臂架参数化建模和分析[J]．起重运输机械，2017,(11)．

[2]徐鹏飞王洪申豆永坤.基于命令流方法实现ANSYS系统参数化建模[M].机械设计与制造工程2017,46(4).

[3]凌波.基于ANSYS铸造起重机桥架静动力学参数化分析[M].科技创新与生产力，2016,(11)89-91.

作者简介：孙荣国（1981.04-），男，辽宁省东港市人，职称中级，专业：农业机械化及其自动化，多年从事工程设计、强度计算、通航产业研究。

论文作者:孙荣国

论文发表刊物:《知识-力量》2019年12月60期

论文发表时间:2020/3/4

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