多心鋼拱架的穩(wěn)定性研究.pdf

1、多心鋼拱架是一種實(shí)現(xiàn)大跨度且頗具特色的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)合理、外形美觀(guān)、效果通透、材料利用效率高，在航站樓、輕軌列車(chē)站、體育館等大型公共建筑中都有采用。在設(shè)計(jì)中穩(wěn)定性是主要的控制因素，但目前對(duì)這方面研究較少，工程應(yīng)用中缺乏可靠的指導(dǎo)，本文主要針對(duì)多心鋼拱架的平面外穩(wěn)定性進(jìn)行了分析的研究。
　　 多心鋼拱架設(shè)計(jì)中，通常采用兩節(jié)點(diǎn)梁?jiǎn)卧獊?lái)建模，而分析中殼單元更能準(zhǔn)確模擬結(jié)構(gòu)局部屈曲性能。針對(duì)這一現(xiàn)狀，本文以中國(guó)藥科大學(xué)體育館鋼拱架實(shí)際工

2、程為背景，典型化為單跨實(shí)腹鋼拱架，運(yùn)用有限元軟件ANSYS，對(duì)比了采用不同種單元的鋼拱架模型的穩(wěn)定性，找出了梁?jiǎn)卧卧约皫偙鄣牧簡(jiǎn)卧M拱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的異同，發(fā)現(xiàn)在合理模擬結(jié)構(gòu)約束的情況下，梁?jiǎn)卧c殼單元在模擬多心鋼拱架的屈曲性能方面具有較好的相似性。
　　 針對(duì)典型化的拱架模型，用梁?jiǎn)卧⒂邢拊Ｐ?，進(jìn)行靜力彈性穩(wěn)定分析?？紤]不同荷載工況、矢跨比和面外支撐長(zhǎng)細(xì)比等參數(shù)的變化，得到了實(shí)腹單跨典型鋼拱架的彈性屈曲荷載和屈曲

3、模態(tài)隨參數(shù)的變化規(guī)律。在考慮面外支撐長(zhǎng)度后，鋼拱架的屈曲模態(tài)均以面外變形為主，同時(shí)鋼拱架的屈曲模態(tài)不同于傳統(tǒng)的有推力拱，其水平剛度較大。鋼拱架在各種荷載工況下，面外支撐長(zhǎng)細(xì)比較小時(shí)，彈性屈曲荷載基本保持不變，長(zhǎng)細(xì)比較大時(shí)，屈曲荷載隨長(zhǎng)細(xì)比增大而顯著降低。在靜力彈性分析的基礎(chǔ)上，考慮幾何非線(xiàn)性和材料非線(xiàn)性，引入初始缺陷，分析其極限承載力隨不同參數(shù)的變化規(guī)律。結(jié)果表明，考慮非線(xiàn)性后，面外支撐間距對(duì)極限承載力的影響不如彈性分析明顯。