矢跨比對大跨度格構式拱屋蓋結構性能的影響.doc

矢跨比對大跨度格構式拱屋蓋結構性能的影響 呂倩LVQian；陳波CHENBo （蘭州交通大學土木工程學院，蘭州730070） 摘要：以大跨度格構式拱屋蓋結構為研究對象，運用3D3S軟件設計建模，對矢跨比為0.15、0.2、0.25、0.3、0.35的模型進行受力分析，取其第六榀結構數據進行結果分析，得到內力位移圖。通過分析，指出了該結構的薄弱部位，并提出了在結構設計時選用矢跨比為0.2-0.3之間最佳，為格構式拱結構穩(wěn)定性設計提供參考價值。 關鍵詞：格構式拱屋蓋結構；矢跨比；軸力；位移 ：TU39：A：1006-4311（xx）03-0130-02 作者簡介：呂倩（1988-），女，浙江建德人，碩士研究生，研究方向為大跨度空間結構。 0引言 誠如作為著名的雜志空間結構主編Makowski1所說：“在30年前，空間結構還一直被認為是有興趣但是對于工程界仍屬陌生的新型結構類型，而現今大跨度空間結構已經被全世界廣泛地接受。”為解決大面積空間問題而選用大跨結構形式已然成為現代建筑發(fā)展的方向之一，并且從它的發(fā)展程度可以看出一個國家建筑科學技術水平的高低2，3。 格構式拱結構在外力作用下以受壓和受彎為主，因此其穩(wěn)定問題就尤為突出。目前，各國鋼結構規(guī)范中還未有關于格構式拱結構穩(wěn)定設計與計算的具體規(guī)定，所以，對格構式拱結構穩(wěn)定性及影響穩(wěn)定因素的研究十分必要。 本文運用3D3S軟件設計三心圓鋼管格構式拱屋蓋結構，通過改變矢跨比來研究結構的性能，為格構式拱結構穩(wěn)定性設計提供參考價值。 1基本參數與模型建立 在其它條件不變的前提下，分別建立矢高為15m、20m、25m、30m與35m的大跨格構式拱屋蓋結構模型。 2結果分析對比 在相同恒荷載作用下，對每個屋蓋模型進行計算，取第六榀結構數據進行結果分析。 從圖1，可以看出軸力對稱分布，上弦桿支座處與跨中數值較大，在跨度的1/4和3/4附近出現最小值，除支座附近軸力數值隨矢跨比的增大而增大，其余部位軸力數值基本都隨矢跨比的增大而有所減小，當矢跨比增大到0.35時，跨中軸力有增大趨勢；而對于下弦桿結果恰恰相反，支座處與跨中軸力數值明顯小于其他部位，在跨度的1/4和3/4附近出現最大值（矢跨比為0.15時除外），跨中與靠近支座處軸力數值隨矢跨比的增大而減小，矢跨比增大到0.3、0.35時跨中出現了受拉桿件。 圖2為位移圖，上下弦桿節(jié)點位移趨勢保持一致，數值相差不大，最值出現在跨中。矢跨比為0.15時，數值最大，并且平均增大44，之后隨著矢跨比的增大位移值逐漸減小。當矢跨比增大到0.3時，靠近支座處出現向上的位移，跨中位移數值也有增大的趨勢。而當矢跨比為0.35時，跨中位移值增大到僅次于矢跨比為0.15時的位移值。 3結論 通過對矢跨比為0.15、0.2、0.25、0.3、0.35的大跨格構式拱屋蓋結構分析后，得到以下結論： 3.1格構式拱結構的支座處、跨度的1/4與3/4處以及跨中處容易出現最大位移或最大軸力，為結構的薄弱部位，應加以重視，采取必要的措施。 3.2在恒荷載作用下，矢跨比為0.150.3之間時，結構上弦桿除支座附近桿件軸力數值隨矢跨比增大而增大，其余部位基本都隨矢跨比的增大而減小，當矢跨比為0.15時，桿件軸力尤為突出。下弦桿恰恰相反，跨中與靠近支座處桿件軸力數值隨矢跨比的增大而減小。 3.3恒荷載作用下，矢跨比為0.150.3之間時，結構的位移值隨著矢跨比的增大逐漸減小。 3.4根據圖1與圖2中顯示的軸力、位移和矢跨比的關系，本文建議在結構設計時選用的矢跨比最佳值在0.20.3之間。 參考文獻： 1MakowskiZS.Spacestructure-areviewofdevelopmentinlastdecade,spacestructureIVM.London:CrosbyLockwoodStaples,1993. 2張毅剛,薛素鐸,楊慶山.大跨空間結構M.北京：機械工業(yè)出版社,xx. 3王秀麗.大跨度空間鋼結構分析與概念設計M.北京：機械工業(yè)出版社,xx. 4中國建筑