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单层组合加肋拱支网架的稳定性

稳定性是网架结构设计的关键,网架结构的失稳模态主要分为整体失稳、单根杆件失稳、某个或某些节点的扭曲失稳、某个或某些节点偏离平衡位置的局部区域失稳u’。一般来说,结构的荷载一位移曲线能准确地表示结构的强度、稳定性、刚度的整个变化历程。实际网架结构由于制造和施工安装等原因,不可避免地存在各种初始缺陷,包括曲面形状的几何偏差、杆件的初弯曲、杆件对节点的初偏心、由于残余应力等各种原因引起的初应力、外荷载作用点的偏心等各种初始缺陷。

山西朔州金沙植物园网架大门

结构计算模型及荷载工况

上海某商业步行街采用相贯单层组合加肋网架,平、立面尺寸如图1、图2所示。柱子为20 m高的800 mm×20 mm钢管,柱子大部分纵向间距为12 m;其中单层柱面拱支网架跨度12 m,直径12 m,矢高6 m;单层球面加肋网架跨度24 m,直径24 m,矢高12 m。网架支座下设500 mm×500 mnl×】0 mm的箱型环梁;柱子之间纵向的联系梁为500 mm×2 O()mm×10 mm的箱型梁。网架支座与环梁为三向铰接,柱子与环梁刚接。网架节点均采用相贯焊接节点(图3)。柱面拱支杆件为(b203×10圆管;球面加肋杆件为(b219 x 12圆管;网架的端部拱梁均为(b500×10圆管;其它网架杆件均为巾95×7圆管;材料均为Q235 B钢材。恒载及活载标准值均为wD===w。.一0.5 kN/m。;基本风压Wwx一0.55 kNjm。,地面粗糙度c类;由于此结构的体型与我国建筑结构荷载规范给出的旋转壳顶和封闭式拱形屋面均不符合,所以本模型的体型系数参考文献[2]中的建造在柱面支承结构上的圆屋顶风压分布图和拱形屋顶分布图的体型系数。

某相贯单层组合加肋拱支网架结构在竖向荷载及风荷栽作用下的整体稳定性。采用有限元软件MI[)AS,在两种荷栽工况下分别进行了此网架结构的特征值屈曲、几何非线性屈曲分析,初始缺陷对网架结构的整体稳定性影响分析。结果表明:网架结构对初始缺陷较为敏感,初始缺陷会明显降低结构稳定性;不同的荷载工况下,失稳的情况亦不同且网架结构稳定临界系数随着荷载的增大而降低。