三圓心桁架拱平面內(nèi)穩(wěn)定分析.pdf

1、拱型立體桁架結(jié)構(gòu)是近年來(lái)興起的一類新型結(jié)構(gòu)形式,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于會(huì)展中心、大型體育館、機(jī)場(chǎng)航站樓、火車站及工業(yè)廠房等建筑中。立體桁架可做成任意曲線形式,如圓弧形、拋物線形、懸鏈線形等,截面形式可采用正三角形、倒三角形、梯形等,具體的截面形式可根據(jù)使用條件而定。三圓心桁架拱是大跨度拱型立體桁架結(jié)構(gòu)的一種新形式,它由三段圓弧桁架拱組成,即兩個(gè)邊拱、一個(gè)中拱,邊拱的一端垂直于地面,且邊拱的圓心在中拱的半徑上,此類形式的結(jié)構(gòu)現(xiàn)在主要應(yīng)用于大型體育

2、館中。鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞是引起結(jié)構(gòu)倒塌的重要原因之一,大跨度拱型立體桁架結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于重大公共建筑中,一旦結(jié)構(gòu)發(fā)生整體或局部失穩(wěn)破壞,將會(huì)嚴(yán)重威脅人民群眾的生命及財(cái)產(chǎn)安全。隨著三圓心桁架拱的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,有必要對(duì)結(jié)構(gòu)平面內(nèi)穩(wěn)定性進(jìn)行研究。
　　本文首先分析三圓心實(shí)腹拱的內(nèi)力分布規(guī)律,并研究三圓心桁架拱的失穩(wěn)形式及其屈曲臨界荷載的變化規(guī)律;然后分析三圓心桁架拱二階彈性穩(wěn)定承載力與其截面等效慣性矩及跨度的關(guān)系,從而得到結(jié)構(gòu)的二階彈性整體

3、穩(wěn)定承載力公式,并在公式中引入結(jié)構(gòu)二階彈性整體穩(wěn)定系數(shù)K,然后分析結(jié)構(gòu)的外形參數(shù)和截面參數(shù)對(duì)整體穩(wěn)定系數(shù) K的影響,根據(jù)分析所得數(shù)據(jù)擬合出結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定系數(shù) K的表達(dá)式;此后對(duì)三圓心桁架拱進(jìn)行彈塑性穩(wěn)定分析,根據(jù)有限元程序ANSYS的計(jì)算結(jié)果,利用截面塑性鉸的概念,分析結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)的破壞全過(guò)程,并總結(jié)出結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞機(jī)理。
　　通過(guò)研究發(fā)現(xiàn):三圓心桁架拱的臨界荷載變化規(guī)律與三圓心實(shí)腹拱的內(nèi)力變化規(guī)律是相反的;截面寬高比b/h

4、和節(jié)間上弦桿軸線與腹桿軸線夾角θ對(duì)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定系數(shù)K的影響很小,可以忽略,腹桿與上弦桿截面面積比A4/A1對(duì)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定系數(shù) K的影響是有限的,因此不能通過(guò)增大腹桿截面尺寸來(lái)提高極限承載力,高跨比i、矢跨比n、中拱開角α是影響結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定系數(shù)K的主要因素;三圓心桁架拱彈塑性失穩(wěn)破壞開始于某些受力不利的截面依次形成截面塑性鉸,增大這些受力不利截面處的弦桿尺寸,或增大這些截面的高度,就能降低弦桿的截面應(yīng)力,延緩三圓心桁架拱形成截面塑性鉸,也