大跨度钢桁架拱屋盖结构的稳定性分析.pdf

《大跨度钢桁架拱屋盖结构的稳定性分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第38卷第5期建筑技术开发Vo1．38，No．52011年5月BuildingTechniqueDevelopmentMav．2011大跨度钢桁架拱屋盖结构的稳定性分析陈惠满(厦门理工学院土木工程与建筑系，福建厦门361024)[摘要]基于稳定性理论，以某钢管桁架拱屋盖结构体系为研究对象，利用ANSYS有限元软件，分别进行线弹性屈曲、几何非线性稳定及弹塑性双重非线性稳定分析，得出荷载一位移全过程曲线，并对其结果进行比较。结果表明，材料非线性对结构的稳定性影响较为显著，同时考虑几何非线性和材料非线性能更

2、为准确地了解结构的稳定性能。[关键词]桁架拱；线性屈曲；几何非线性；材料非线性【中图分类号]TU311．2[文献标志码]A[文章编号]1001—523X(2011)05-0001-03STABILITYANALYSISOFROOFSTRUCTUREWITHLARGE．SPANSTEELARCH．TRUSS[Abstract]Baseonthestabilitytheory，oneroofstructurewithsteeltubulartrussarchistakenasaresearchobject

3、．Linearbuckling，geometricnonlinearstabilityandelastic—plasticnonlinearstabilitywereinvestigatedbyapplyingANSYSfiniteelementsoftware，andtherelationalcu~e$ofcriticalload—displacementwereobtained．Theanalysisresultsshowthatmaterialnonlinearmakesobviousinflu

4、enceonthestabilityofthestructure，materialnonlinearandgeometricnonlineararetakenintoaccountatthesametimecanmakeabetterunderstandingofthestructuralstabilityperformance．[Keywords]arch—truss；linearbuckling；geometricnonlinear；elastic—plasticnonlinear1工程概况某体育

5、馆钢屋盖结构由六榀相同的桁架拱组成，如图1所示，桁架拱跨度33．6m，各榀桁架拱间距8．4m，桁架两端铰支在下部空间矩形截面钢桁架上，拱顶凸出支座面4．5m，上弦管中距为2m，桁架弦杆截面尺寸为：上下弦杆为西180x6，腹杆分别为@98×5，1O2×5，dP68x4，钢拉杆截面为西1O2×4，钢材采用Q345钢。由于该拱桁架结构的跨度较大，单榀拱桁架的断面形式为倒三角形，且上、下弦杆的垂直距离自跨中向两支座逐渐递减，因此有必要对该屋盖结构的稳定性进行分析。2有限元模型图1桁架拱屋盖结构计算模型采用大型

6、通用有限元程序ANSYS进行分析，钢管桁架元Link8来模拟，考虑应力刚化和大变形。有限元计算模型拱各构件用空间三维梁单元Beaml88来模拟，系杆采用杆单如图2所示。线性屈曲分析时，在桁架拱的上、下弦杆节点处施加结收稿日期：2011—02—15作者简介：陈惠满(1965一)，女，福建南安人，本科学历，实验师，主要构的实际竖向荷载值，实际荷载值计算选用工况：1．2恒载+从事土木工程实验教学及管理工作。1．4活荷载，并折算成节点集中荷载。非线性稳定分析时，在1第5期陈惠满：大跨度钢桁架拱屋盖结构的稳定性

7、分析第38卷桁架拱的上、下弦杆各节点处施加单位竖向力，打开非线性平衡方程为：大变形及自动步长，采用荷载增量法来逐级进行加载，迭代(【Kb】+A【X】){6b)={P)(1)过程中利用Newton—Raphson方法进行判断，并给出收敛条式中，[】为单元弯曲刚度；【】为单元几何刚度；A件，当求解发散时，即认为结构失效，此时所得的荷载即为第为荷载因子；{6。)为节点位移向量；{P)荷载向量，采用结二类失稳极限荷载，即仅考虑几何非线性因素获得的极限荷构所受的恒载和活载组合的设计值。载。考虑材料非线性时，采用

8、多线性等向强化(MIS0)模型，结构失稳时，相应的屈曲特征值方程为：采用VonMises屈服准则，材料的弹性模量为E=2．06×1(【K。】+A【K])l=0(2)10MPa，泊松比=0．3，材料的屈服应力：345MPa，屈可求得桁架拱屋盖结构的前十阶稳定系数见表1。服后考虑0．1E的线性强化。3．2几何非线性稳定分析3桁架拱屋盖结构稳定性分析由于结构构件制作安装的误差、材料的缺陷、荷载施力3．1线弹性稳定分析点的偏差，工程上的第一类稳定问题是不存在的，