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1、北戴河站无柱雨棚钢管桁架结构的整体稳定分析24四川建筑科学研究SichuanBuildingScience第33卷第1期2007年2月北戴河站无柱雨棚钢管桁架结构的整体稳定分析杨惠东,王士裴,申允,白林佳,尹越,韩庆华(1.铁道第二勘察设计院,四川成都610031;2.天津大学建筑工程学院,天津300072)摘要:钢管桁架在大跨度结构中应用日益广泛,其整体稳定性是设计者必须考虑的关键问题.结合一工程实例,采用有限元分析软件ANSYS对单榀桁架的整体稳定性进行了线性屈曲分析和非线性屈曲分析,考虑了不同初始几何缺陷的影响,并将计算结果与简化算法的结果进行了比较,为同类结构
2、的设计提供了参考.关键词:钢管桁架;整体稳定;初始缺陷;简化计算中图分类号:TU393文献标识码:A文章编号:1008—1933(2007)01一o024一o4OverallstabilityanalysisontherooftrussofbeidaiherailwaystationYANGHuidong,WANGShipei,SHENYun,BAILinjia~,YINYue,HANQinghua2(1.TheSecondSurvey&DesignInstituteofChinaRailways,Chengdu610031,China;2.SchoolofC
3、ivilEngineeringofTi虮jinUniversity,Ti肌jin300072,China)Abstract:Pipetrussiswidelyusedinthelongspanstructuresanditsoverallstabilityisthekeypointofthedesignwhichoughttobeconsideredbythedesigners.Inthispaper,combinedwithapracticalexample,theoveF~]stabilityofthetrussisstudiedemployinglinearan
4、dnonlinearbucklinganalysismethodswiththefiniteelementanalysissoftwareANSYS.Theinfluenceofthedifferentinitialgeometricalimperfectionisconsidered.Bycomparingtheresultwiththatofthesimplifiedcalculation,somesuggestionsforthesimilardesignareprovided.Keywords:pipetruss;overallstability;initia
5、limperfection;simplifiedcalculation1工程概况北戴河站站台无柱雨棚由若干榀立体钢管桁架组成,跨度74.6m,全长约270m,各榀钢管桁架间距22m,桁架问设置纵向桁架3道,如图1所示.每榀钢管桁架结构均采用截面为正放三角形的三肢格构式构件,包括桁架梁和桁架柱,除桁架柱的弦杆采用圆钢管混凝土,其余杆件为圆钢管截面.图1无柱雨棚结构整体布置Fig.1Overalllayofroofstructure收稿日期:2006-09-04作者简介:杨惠东(1962一),男,江苏江阴人,高级工程师,注册结构工程师,注册监理工程师,主要从事建筑工程的咨
6、询,设计和研究工作.E—mallteyyhd@vip.sins.com由于钢管桁架结构跨度较大,其整体稳定性是设计者必须考虑的关键问题.本文作者采用有限元分析软件ANSYS对单榀桁架的整体稳定性进行了线性屈曲分析和非线性屈曲分析,同时考虑了不同几何缺陷的影响,并将计算结果与简化算法的结果进行了比较,为同类结构的设计提供了参考.2分析模型采用通用有限元分析软件ANSYS建立单榀分析模型如图2所示,桁架梁和桁架柱的弦杆采用beam4单元,其余杆件均采用link8单元.柱脚均为刚接柱脚,纵向桁架位置设纵向支承点,荷载为沿钢管桁架的均布线荷载.根据文献[1],圆钢管混凝土构件
7、的刚度,可按下列规定取值:EA=EA+EA(1)E1=E,+,(2)式中A,,——钢管截面的面积及惯性矩;A,,——钢管内混凝土截面的面积及惯性矩:A,E——钢管混凝土组合截面的面积及惯杨惠东,等:北戴河站无柱雨棚钢管桁架结构的整体稳定分析25性矩;E,E.——钢材及混凝土的弹性模量;E——钢和混凝土组合截面的弹性模量.图2单榀钢管桁架有限元模型Fig.2Analysismodelofsingleframe有限元模型中钢管混凝土构件的弹性模量E取为E,则A及,分别为钢管混凝土组合截面的折算面积和折算刚度:A:(3)Dn,:(4)3整体稳定性分析3.1
