矢跨比對(duì)大跨度格構(gòu)式拱屋蓋結(jié)構(gòu)性能的影響.doc

矢跨比對(duì)大跨度格構(gòu)式拱屋蓋結(jié)構(gòu)性能的影響 呂倩LVQian；陳波CHENBo （蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院，蘭州730070） 摘要：以大跨度格構(gòu)式拱屋蓋結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，運(yùn)用3D3S軟件設(shè)計(jì)建模，對(duì)矢跨比為0.15、0.2、0.25、0.3、0.35的模型進(jìn)行受力分析，取其第六榀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)果分析，得到內(nèi)力位移圖。通過(guò)分析，指出了該結(jié)構(gòu)的薄弱部位，并提出了在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)選用矢跨比為0.2-0.3之間最佳，為格構(gòu)式拱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)提供參考價(jià)值。 關(guān)鍵詞：格構(gòu)式拱屋蓋結(jié)構(gòu)；矢跨比；軸力；位移 ：TU39：A：1006-4311（xx）03-0130-02 作者簡(jiǎn)介：呂倩（1988-），女，浙江建德人，碩士研究生，研究方向?yàn)榇罂缍瓤臻g結(jié)構(gòu)。 0引言 誠(chéng)如作為著名的雜志空間結(jié)構(gòu)主編Makowski1所說(shuō)：“在30年前，空間結(jié)構(gòu)還一直被認(rèn)為是有興趣但是對(duì)于工程界仍屬陌生的新型結(jié)構(gòu)類(lèi)型，而現(xiàn)今大跨度空間結(jié)構(gòu)已經(jīng)被全世界廣泛地接受?！睘榻鉀Q大面積空間問(wèn)題而選用大跨結(jié)構(gòu)形式已然成為現(xiàn)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(gè)國(guó)家建筑科學(xué)技術(shù)水平的高低2，3。 格構(gòu)式拱結(jié)構(gòu)在外力作用下以受壓和受彎為主，因此其穩(wěn)定問(wèn)題就尤為突出。目前，各國(guó)鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范中還未有關(guān)于格構(gòu)式拱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)與計(jì)算的具體規(guī)定，所以，對(duì)格構(gòu)式拱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及影響穩(wěn)定因素的研究十分必要。 本文運(yùn)用3D3S軟件設(shè)計(jì)三心圓鋼管格構(gòu)式拱屋蓋結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變矢跨比來(lái)研究結(jié)構(gòu)的性能，為格構(gòu)式拱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)提供參考價(jià)值。 1基本參數(shù)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(gòu)式拱屋蓋結(jié)構(gòu)模型。 2結(jié)果分析對(duì)比 在相同恒荷載作用下，對(duì)每個(gè)屋蓋模型進(jìn)行計(jì)算，取第六榀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)果分析。 從圖1，可以看出軸力對(duì)稱(chēng)分布，上弦桿支座處與跨中數(shù)值較大，在跨度的1/4和3/4附近出現(xiàn)最小值，除支座附近軸力數(shù)值隨矢跨比的增大而增大，其余部位軸力數(shù)值基本都隨矢跨比的增大而有所減小，當(dāng)矢跨比增大到0.35時(shí)，跨中軸力有增大趨勢(shì)；而對(duì)于下弦桿結(jié)果恰恰相反，支座處與跨中軸力數(shù)值明顯小于其他部位，在跨度的1/4和3/4附近出現(xiàn)最大值（矢跨比為0.15時(shí)除外），跨中與靠近支座處軸力數(shù)值隨矢跨比的增大而減小，矢跨比增大到0.3、0.35時(shí)跨中出現(xiàn)了受拉桿件。 圖2為位移圖，上下弦桿節(jié)點(diǎn)位移趨勢(shì)保持一致，數(shù)值相差不大，最值出現(xiàn)在跨中。矢跨比為0.15時(shí)，數(shù)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(dāng)矢跨比增大到0.3時(shí)，靠近支座處出現(xiàn)向上的位移，跨中位移數(shù)值也有增大的趨勢(shì)。而當(dāng)矢跨比為0.35時(shí)，跨中位移值增大到僅次于矢跨比為0.15時(shí)的位移值。 3結(jié)論 通過(guò)對(duì)矢跨比為0.15、0.2、0.25、0.3、0.35的大跨格構(gòu)式拱屋蓋結(jié)構(gòu)分析后，得到以下結(jié)論： 3.1格構(gòu)式拱結(jié)構(gòu)的支座處、跨度的1/4與3/4處以及跨中處容易出現(xiàn)最大位移或最大軸力，為結(jié)構(gòu)的薄弱部位，應(yīng)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(shí)，結(jié)構(gòu)上弦桿除支座附近桿件軸力數(shù)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(dāng)矢跨比為0.15時(shí)，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(shù)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(shí)，結(jié)構(gòu)的位移值隨著矢跨比的增大逐漸減小。 3.4根據(jù)圖1與圖2中顯示的軸力、位移和矢跨比的關(guān)系，本文建議在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)選用的矢跨比最佳值在0.20.3之間。 參考文獻(xiàn)： 1MakowskiZS.Spacestructure-areviewofdevelopmentinlastdecade,spacestructureIVM.London:CrosbyLockwoodStaples,1993. 2張毅剛,薛素鐸,楊慶山.大跨空間結(jié)構(gòu)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,xx. 3王秀麗.大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)分析與概念設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,xx. 4中國(guó)建筑