三圓心桁架拱平面內穩(wěn)定分析.pdf

1、拱型立體桁架結構是近年來興起的一類新型結構形式,已經廣泛應用于會展中心、大型體育館、機場航站樓、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使用條件而定。三圓心桁架拱是大跨度拱型立體桁架結構的一種新形式,它由三段圓弧桁架拱組成,即兩個邊拱、一個中拱,邊拱的一端垂直于地面,且邊拱的圓心在中拱的半徑上,此類形式的結構現在主要應用于大型體育

2、館中。鋼結構失穩(wěn)破壞是引起結構倒塌的重要原因之一,大跨度拱型立體桁架結構主要應用于重大公共建筑中,一旦結構發(fā)生整體或局部失穩(wěn)破壞,將會嚴重威脅人民群眾的生命及財產安全。隨著三圓心桁架拱的應用越來越廣泛,有必要對結構平面內穩(wěn)定性進行研究。
　　本文首先分析三圓心實腹拱的內力分布規(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系,從而得到結構的二階彈性整體

3、穩(wěn)定承載力公式,并在公式中引入結構二階彈性整體穩(wěn)定系數K,然后分析結構的外形參數和截面參數對整體穩(wěn)定系數 K的影響,根據分析所得數據擬合出結構整體穩(wěn)定系數 K的表達式;此后對三圓心桁架拱進行彈塑性穩(wěn)定分析,根據有限元程序ANSYS的計算結果,利用截面塑性鉸的概念,分析結構整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)的破壞全過程,并總結出結構失穩(wěn)破壞機理。
　　通過研究發(fā)現:三圓心桁架拱的臨界荷載變化規(guī)律與三圓心實腹拱的內力變化規(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對結構整體穩(wěn)定系數K的影響很小,可以忽略,腹桿與上弦桿截面面積比A4/A1對結構整體穩(wěn)定系數 K的影響是有限的,因此不能通過增大腹桿截面尺寸來提高極限承載力,高跨比i、矢跨比n、中拱開角α是影響結構整體穩(wěn)定系數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力,延緩三圓心桁架拱形成截面塑性鉸,也