大跨度钢管桁架结构非线性稳定性研究
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善及带缺 陷结构 两种情况, 对单榀及 多榀拱桁 架子结构进行 几何 非线性稳定分析, 得到 了临界荷载与位移的关系曲线。分析 结果 表明: 初始缺陷及几何 非线性对该结构 的稳定承载力有一定的影 响, 设计 中应加强有关支撑来提 高结构 的整体稳定性。
【 键词】 关 非线 性 ; 曲 ; 定 ; 屈 稳 几何 非 线性
企业 导报 2 1 年第 1 期 2 5 01 7 9
技术市场
但 当单元数 多于 四榀 时, 稳定折减系数又有所增高 。由表 1 可 表 4 有缺陷几何非线。 眭分析 中拱桁架体系顶点竖向及水平方
知, 完善 结构几何非 线性对单桁架 拱结构影 响不明显 , 但对拱 系结构是有影 响的, 我们在设计 中是需要考虑拱桁架结构体系 的相互拉 结影 响。 由变 形图可知 , 该结构完善体系的几何非线
26 2 上弦管 中距 为 2 桁架弦杆 截面尺寸 为: .8m, m, 上下弦杆 为 曲变 形如 图 3 所示 ; 完善体系非线 性分析 中顶点竖 向及水平方
中 l0 , 杆 分 别 为 中 9  ̄5 中 12 5 中 6  ̄4 分 布 与 桁 向位 移 一荷 载 曲线 如 图 4所 示 。 8  ̄6 腹 8 , 0 ̄ , 8 ,
ห้องสมุดไป่ตู้
本工程的研究对象为武汉工业学院体育馆钢屋 盖结构 , 该
二 、 析结 果 分
屋盖 体系有六榀相 同的立 体拱桁架 组成 , 如图 1 所示 , 桁架 间
1 .完善体系几何非线性稳定分析 。对该模型进行不 同榀
距 8 m, . 桁架两端铰支在 空间矩 形截面钢桁架上 , 4 两端支座 高 数桁架组 合进行完 善体系非线性稳定性分析 , 得到各种组合情 1. 91 m,拱桁架总跨度 3 . 36 m,最高点高 2 . m 三角形桁架高 况结构的非线 性屈 曲稳 定荷载系数 ( 36 5 如表 1 所示) 整体结构屈 ;
完善体系 弹性大应变非 线性和初始缺 陷是我们在 设计 中 是必须考虑的, 完善体系和带缺 陷几何非线性稳定性分析荷载
表 2 完善体系非线性分析中拱桁架体系顶点竖向及水平方 向 屈 曲系数如 图 6所示。
—
_ 一 有缺 陷的几何非 线性 屈曲分 析 亡 】 屈曲分 析
2
O8 1 .8 03 5 .9
跨度 。计算结果如表 3所示,拱桁架顶点荷载位 移 曲线如图 5
所示。
0 O l 2 3 4 5 6 7
62 6 .7
63 2 .9 09 2 .8
1 . 3 1 .4l 2 .9 2 .8 2 .7 91 3 95 47 6 42 6 37 6
2 .4 2 . 6 3 . 1 3 .5 3 .5 20 9 27 9 6O 6 40 5 23 9 08 8 .6 08 8 .5 06 8 .8 O7 3 .1 07 4 .3
共 7种 。
图 3 拱桁架屋盖结构 的有限元模型
麓幕 t
苛t系 数
图 () a 拱桁架系顶点竖 向方 向荷载一位移曲线
图 () b拱桁架
系顶点水平方向荷载一位移 曲线 图 4 完善体 系几何非线性最大荷载一位移 曲线 图 2 有限元分析模型图
当拱桁架系子结构单元数的增加 , 稳定折减系数 r 1减小,
: × ><
罡 嚣 互; 弭 宅
fi! j 『 ×
其中 , r0表 示完善体系几何 非线性屈 曲稳定系数 , ^e a r l 为稳 定折减系数 n:h c / cl m0 r h 。
图 1 钢管拱桁架平面布置 图
一
、
分析 模 型
本文采用 大型通用 有限元程序 A YS进行有 限元 分析 , NS 钢管拱桁架各构件用空 间三维梁单元 b a 8 来模拟 , 拉索 em1 8 钢 采用杆单元 lk 来模拟。 限元计算模型如图 2所示 。 i 8 n 有 本模型 节 点数 5 8个 , 6 支座 节点 l 2个, 单元数 10 个 , 7 1 构件截面类型
性分析 中, 各种拱桁架系子结构 的失稳形式都为平面 内整体 失
稳。
向稳 定 极 限 位 移 6) n
单元数 1
竖 向位移 04 0 .0 水平 位移 0 6 3 .9
2
1O O .2 09 4 .1
3
09 5 .9 08 5 .2
4
10 0 .8 03 5 .8
技术市场
一 ● ● ● ●L . ,性研 ● — 引 大 跨度钢 管桁 架 结构 非线性稳定虱. 一 究
潘东毅
( 湖州职业技术学院, 浙江 湖州 3 3 0 ) 1 0 0
【 摘
要】 某屋盖采用圆钢管拱桁架结构, 单榀拱桁架两端支承于立体钢桁架上, 该结构 的整体稳 定性是设计 的重点 。考虑完
架 的各个部位 。钢拱桁架间的钢拉杆设置如图 1 所示 , 拉杆 钢
表 1 完善桁架拱体 系几何非线性屈 曲稳定荷载 系数 单元数 1 2 3 4 5 6
截面 为 12 , 0  ̄4 钢材采用 Q 4 。 3 5
}— —
_ — —
基 匿
^
h一 r 1
3
0.9 8 1 03 7 .4
4
1 9 . 0 2 01 7 .9
5
1 . 21 02 4 .5
6
11 .6 02 9 .5
镉 妲 l O 2 0
2 .带缺 陷的几何非线性稳定分析。考虑初始几何缺 陷的
影响 , 在该 结构 上施加 L3 0的初始缺 陷, 中 L为拱桁架 的 /0 其
5
10 0 .9 04 9 .5
6
10 0 .8 05 9 .0
完 善体系非线 性分析 中拱桁 架体系项 点竖 向及水 平方 向
稳定极 限位移 ( 如表 2所示) 。 稳 定极限位移 6) n 单元数 1
竖 向位 移 0 2 4 .5 水平 位移 0 1 3 .9