中部节点刚接型弦支穹顶结构分析.pdf

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1、中部节点刚接型弦支穹顶结构分析周凯，纵岗(盐城工业职业技术学院建筑工程学院，江苏盐城224005)摘要：中部节点刚接型弦支穹顶结构，通过将单层网壳中心区域没有竖向撑杆支撑的网壳节点改为刚接来加强中心区域，从而提高弦支穹顶结构的稳定承载力，本文对设计模型进行分析，论证结论的正确性。关键词：中部节点刚接；弦支穹顶结构；单层网壳中图分类号：TU399文献标志码：A文章编号：1672—4011(2017)06—0030—02DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2017．06．017U刖昌弦支穹顶结构是大跨公共建筑中常用的结构形式之一，利用预应力完美解决

2、了工程跨度大和自重大的问题，建筑表面也非常美观。然而，弦支穹顶结构的稳定性问题一直是研究的重点。研究发现，利用中部节点刚接型弦支穹顶结构，通过将单层网壳中一tL,区域没有竖向撑杆支撑的网壳节点改为刚接来加强中心区域，可以提高弦支穹顶结构的稳定承载力。1中心节点刚接型弦支穹顶结构计算模型本文中的弦支穹顶结构⋯，跨度s=80m，矢高f=10m，矢跨比tYs=1／8，下部斜向拉杆与竖向撑杆的夹角1为70。。上部单层网壳为Kiewitt一6型，杆件尺寸全部为担19×7．0，竖向撑杆采用6168×6，下部斜向拉杆采用钢拉杆645，以上构件钢材均为Q345，周圈支座采用三向铰支

3、座；下部拉索为Levy型，采用1860级65mm半平行钢丝束，屈服强度为1330MPa，弹性模量为190GPa，环向拉索规格从内环到外环依次为妒×55、65×55、妒×85、qb5×121、拶×199，上部网壳中部没有撑杆的节点采用焊接空心球节点，可以视为刚性节点心]，网壳中的其余节点采用螺栓球节点，图1中线条加粗的节点采用刚性节点连接，中心加强区域与第三圈杆件铰接连接。采用有限元软件ANSYS进行建模，上部网壳中与中部刚接节点相连的杆件用BEAMl88单元模拟，网壳其余杆件、撑杆采用LINK8单元∞J，下部钢拉杆和环向预应力拉索采用LINKIO单元。结构承受均布荷

4、载，恒荷载为1kN／m2，活荷载为0．5kN／m2，恒荷载和活荷载按网壳表面积等效为节点荷载，考虑结构自重。2试验模型及有限元模型建立模型跨度8m，矢高0．8m，矢跨比为1／10，上部网壳为凯威特一联方型，采用相贯节点并在杆件交接处设置加劲板，布索方式H1采用肋环型，共布置3圈，斜拉杆与撑杆夹角64。，表1给出了模型结构的构件类型和截面尺寸。Hsl、Hs2和Hs3中的预应力分别为30．96、12．13、1．57kN。试验加载方式为全跨静力加载，上部网壳各节点均施加800N的集中荷载，分5级加载，1—3级每次200N，4—5级每次100N。试验模型的构件类型和截面尺寸

5、见表1。表1试验模型的构件类型和截面尺寸注：Xsl、Xs2、Xs3分别表示第1、2、3圈斜拉索，Hsl、Hs2、Hs3分别表示第1、2,3圈环向拉索。本节建立的有限元模型时预应力施加与荷载加载方式均与试验相同，对结构进行考虑材料弹塑性和几何非线性的静力分析。3有限元与试验结果对比如图1，将18号和23号位移测点对应节点的位移与试验结果对比，图2给出了各测点的最终位移与试验结果的对比。可以看出有限元结果与试验结果吻合的较好，建模分析的可靠性较高。收稿日期：2017—03—26作者简介：周凯(1989一)，男，江苏镇江人，硕士研究生，助教，主要研究方向：结构工程加固。·

6、30·O昌’2蠡q掣‘6’8．10荷载／kg020304050607080图1有限元分析位移对比测点号35791l131517192123图2实验位移对比V01．43，No．6于I．J～罗材第43卷第6期June，2017Sich聪口n召“f麻^f白饱．，．缸跆2017年6月___l-‘oo●_日!!!!E，-_______‘____-I__●___E!!E，_____________--___●l_l目!E__·_______一I1______●l______o·l_----_‘_____●-_●__l_!!1日__--________●_●___●l_日E!__

7、自___一表2烈度地震作用下的荷载设计系数1)地震作用下的设计参数分析。该工程在抗震防烈度上被设计为6级，按照地震的加速度值进行了分组，场地类别为II级。在对地震波的分析中，采用了阻尼比的分析方法。见表3。表3地震不同阶段的阻尼比和分析方法对于地震作用下的结构设计，该工程采用了中科院的结构抗震设计软件进行了计算，计算的内容包括地震周期、作用、折减系数、刚度影响等。经过计算，结合实际，只要结构设计符合地震作用下的抗震规范要求，能够使得剪力的平均值小于震型分解反应中的结构内力要求，就可以保证建筑结构对抗地震的破坏。2)建筑结构在遇到罕遇地震的结构分析。根据建筑结构的