大跨度拱桁架稳定性能影响因素及稳定性分析.pdf

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1、第42卷第3期于I-J童孝才V01．42，No．32016年6月sfc^“口nB“i￡(矗；=；^fa胞，．缸厶June，2016大跨度拱桁架稳定性能影响因素及稳定性分析车雨珂(中国建筑西南设计研究院有限公司，四川成都610042)摘要：大跨度拱桁架结构强度比较好，其质量也相对较轻，能够提高建筑工程的整体性能。笔者着重对桁架拱的组成特点和力学特征进行介绍，并结合相关工程案例对其实用性进行分析。基础设施的制约导致我国大跨度拱桁架结构仍然存在诸多问题，其稳定性仍然有待提升。工程负责人要对大跨度拱桁架的整体性能具有明确

2、的了解，力求将其更好地应用到实际工程案例中。关键词：大跨度；拱桁架；稳定性；影响因素中图分类号：TU392．3文献标志码：B文章编号：1672—40ll(2016)03—0091—02DOI：10．3969／i．issn．1672—4011．2016．03．0470前言我国建筑行业的兴起为拱形钢结构提供了广阔的应用空间。桁架拱形刚结构主要被应用到空间结构和大跨度结构设计中。目前，体育馆和会展中心等对该建筑结构的应用相对比较普遍。拱桁架满足了建筑结构的整体需求，其通过对传统建筑模式的变更，使弯矩向轴力转换，桁架通过

3、格构方式实现弯矩向弦杆的轴力转换。桁架拱是拱和桁架的结合体，其提升了建筑结构的合理性和受力性能。本文着重对立体桁架拱的稳定性能和其具体应用进行分析和讨论。l大跨度拱桁架稳定性能研究现状目前，国内外都在大跨度拱桁架稳定性能方面做了相关研究。国外主要研究结论有：拱结构在承受集中荷载的作用下，其弹性稳定；弹性拱在承受移动荷载作用下的跳跃屈曲以及非线性因素的影响等。国内主要研究结论有：弹性二次屈曲在拱结构屈曲分析中的影响；突变理论与拱结构屈曲之间的关系等。大跨度管桁架在我国建筑结构中的应用比较普遍，但其尚未形成系统的设计

4、规范。管结构的静动力性能受管桁架杆件布置形式和相关节点受力性能的影响。研究人员要着重从管结构中桁架的计算长度系数、管结构的整体稳定性和其平面内外稳定性能几个方面对其稳定性进行研究⋯。管桁架结构的稳定性由整体稳定和构件稳定两部分组成，研究人员可以从构件长度方面对其进行论述和分析。表1—2为相关长度计算。表l桁架弦杆和单系腹杆的计算长度项次弯曲方向弦杆腹杆其他作者简介：车雨珂(19鼹一)，男，四川犍为人，硕士，研究方向：结构工程。2拱形结构的失稳类型2．1平衡分叉失稳拱结构受外部压力作用比较大，施工人员要注重其稳定性

5、。其包括平面内屈曲和拱侧倾两部分。当拱结构整体柔度比较大，其会呈现对称变形。当拱结构上部荷载不断增加，达到一定数值，其就会出现失稳现象，其竖向平面内的轴线也会出现变形。此时，拱结构会承受一定的压力和弯矩。这种失稳状态又被认为是拱的平面屈曲。拱失稳的类别受到拱轴线变形的影响，当拱轴线呈现空间弯扭变形转变，即说明拱出现了侧倾。其失稳都是由于原本的平衡状态出现了分叉口J。2．2极值点失稳极值点失稳是影响拱结构稳定性的常见问题，其直接影响了拱结构的平衡性。与此同时，拱结构失稳也会导致其整个平衡状态发生变化。但其变形状况和

6、结构杆件的整体应力状态不受其影响。当荷载达到一定程度的时候，拱的承载力会丧失。失稳即其荷载达到了相应的极限。该种状态下，拱的变形不再受到荷载的影响，其仍然会逐渐变化．以致对整体结构造成破坏，其是拱的极值点失稳，该种情况属于第二类失稳问题。2．3跳跃失稳跳跃失稳相较于极值失稳更加严重。因为部分拱结构相对比较平坦，竖向荷载的增加，也会对荷载稳定性造成一定的影响，从而导致其变形。该种变形状态下的拱变形相对比较严重，会造成拱结构的下垂，影响拱结构整体性能。但是并不会丧失其整体承载力。结构的破坏仍然对其使用性能产生了相应的

7、影响。该种失稳叫跳跃性失稳。扁壳结构和扁平网壳结构都会导致该种失稳状况的发生"J。3大跨度拱桁架稳定性能影响因素与稳定性3．1工程概况该工程是一项海豚馆加固工程，其主斜拱(zHJl)柱脚是落在三颗混凝土柱子组合而成的其中一颗上。三颗混凝土柱子通过拉梁形成整体，柱子高出地坪7．5m。工程负责人在施工过程中会对原柱子大小进行综合考虑，进而对其截面和铰接情况进行设定。3．2工程特殊性该工程将拱桁架作为结构的主要受力部位。拱桁架的跨度比较大。其一般与水平面呈现12。夹角倾斜。拱桁架施工过程中涉及到的钢管比较多，其需要用到

8、不同厚度和直径的钢管，然后按照具体的工程标准对其进行焊接。拱桁架施工过程中会对其稳定性和承载力造成影响，从而使其呈现比较复杂的结构，进而也加大了其施工难度。工程负责人和相关技术人员要注重对其整体结构的稳定性进行研究和分析，从根本上确保整体工程质量。工程施工过程中没有采用拉杆或者预应力结构措施提高其主拱的稳定性，荷载会对其基础产生很大的水平推力。·9】．工程负责人和技术人员