张弦桁架结构静力稳定性分析

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1、张弦桁架结构静力稳定性分析胡白香，黄成，苏波，彭康平，任鹏(江苏大学土木工程系，江苏镇江212013)摘要:考虑结构构件稳定性设计的重要性，结合钢结构设计规范的相关要求，以某体育展馆张弦桁架结构为例，对张弦桁架结构进行特征值屈曲分析，研究了张弦桁架结构的失稳形式，考虑材料非线性进行非线性屈曲分析研究结构荷载———位移全过程工作性能，分析结果可供实际工程参考。关键词:张弦桁架结构;失稳形式;特征值屈曲分析;非线性屈曲分析中图分类号:TU393．3文献标志码:A文章编号:1008－1933(2013)04－

2、001－03StudyonstaticstabilityoftrussstringstructureHUBaixiang，HUANGCheng，SUBo，PENGKangping，ＲENPeng(FacultyofCivilEngineeringandMechanics，JiangsuUniversity，Zhenjiang212013，China)Abstract:Consideringtheimportanceofstructuralstabilitydesign，combiningwithrequ

3、irementsofthecodefordesignofsteelstructures，wetooktrussstringstructureofZhenjiangsportsconferenceexhibitionpavilionforexample，eigenvaluebucklinganalysisofthetrussstringstructurewasprocessedtoresearchtheinstabilityform，bucklinganalysiswasprocessedtoresear

4、chthewholeprocessperformanceoftheload-displacementconsideringthematerialnonlinearitygeometricnonlinear．Theresultswouldbeareferenceforprojects．Keywords:trussstringstructure;instabilityform;eigenvaluebucklinganalysis;nonlinearbucklinganalysis引言0张弦桁架结构［1］是一

5、种新型的屋架形式，用于屋盖结构，它是通过撑杆将拱形梁(桁架)和高强钢丝索组合而成的自平衡体系，具有受力合理、自重轻、构造简单、施工方便等特点。该结构已被广泛地应用于会展中心、机场航站楼和体育中心。目前对张弦梁结构的研究主要集中于施工、使用两个阶段不同受力性能的分析。从国内外已有空间结构的事故和大量理论实验结果来看，空间结构的破坏多是由于失稳引起的［2-3］，因此有必要对张弦桁架结构的稳定性加以研究和探讨。图1体育会展馆钢结构三维模型Fig．13-Dmodelofsportsclubpavilion有限元

6、模型张弦桁架弦杆和腹杆为圆钢管，撑杆为实心圆钢管，拉索为热镀锌半平行钢丝束。各构件截面尺寸见表1、表2，1～10榀拉索的张拉力见表3。2工程概况镇江市体育会展馆屋盖采用张弦桁架结构。张弦主桁架为正方三角形桁架共计10榀，其上下弦杆最大距离为3m。相邻两榀间距(轴线间距)有15.4m、16.2m、17.4m三种。根据建筑造型张弦桁架沿短跨布置，最大跨度为117m，如图1所示。1表1Table1张弦桁架屋盖主桁架杆件截面尺寸Sectiondimensionsofthemaintruss编号(直径×壁厚)收稿

7、日期:2012-02-15作者简介:胡白香(1964－)，女，江苏丹徒人，教授，博士，主要从事钢结构及智能材料结构的抗震研究。基金项目:国家自然科学基金项目(51108210)E－mail:bxhu@ujs．edu．cn编号截面尺寸/mm(直径×壁厚)截面尺寸/mm1140×62180×63180×84219×85245×146273×6．57273×148273×169351×1610426×1611500×1612530×1613630×162四川建筑科学研究第39卷始状态，仅包含结构自重及预应力，

8、激活预应力影响开关(PSTＲES命令)以计算应力刚度矩阵，第二荷载步在第一荷载步的基础上，逐级施加指定的荷载组合，以计算各阶特征值和特征向量［8-9］。张弦桁架屋盖的前5阶特征值以及线性屈服模态见表4和如图3所示。表4张弦桁架屋盖前5阶特征值表2张弦桁架屋盖撑杆及拉索截面尺寸Table2Sectiondimensionsofbracerodsandcables编号截面尺寸/mm(直径×数量)备注83(内径)14撑杆15120．5(外径)16