92m跨倒三角钢管拱桁架的稳定分析.docx

92m跨倒三角钢管拱桁架的稳定分析摘要：本文以单榀92m跨的倒三角钢管拱桁架为研究对象，用ANSYS分析程序研究其稳定性，在计算中考虑了结构的几何缺陷、材料的弹塑性、荷载的作用方式及结构的大变形等因素对钢管拱桁架的稳定性的影响。通过计算与分析得出，几何非线性对钢管拱桁架的稳定性影响不大，而材料非线性对于钢管拱桁架的失稳承载力极为重要；与全跨竖向荷载相比，施加半跨竖向荷载时，结构的临界荷载较小。因此，对于大跨度钢管拱桁架的稳定性分析，不仅要考虑几何非线性与材料非线性，同时应考虑多种荷载作用方式。关键词：结构工程；钢管拱桁架；非线性稳定；弹塑性一前言三心圆钢管拱桁架因其造型美观、施工方便、用钢量省且能覆盖较大空间，被广泛应用于各种物流中心、体育馆、飞机场等场所，是目前工程中常用的结构形式。但其稳定性越来越受到广泛的关注。本文以某农产品物流中心水果批发市场92m倒三角钢管拱桁架为对象，采用ANSYS程序对该结构进行了非线性全过程跟踪分析，得到了该网壳屈曲的特点、规律和极限承载力，并考虑了载荷作用方式及结构的几何缺陷等因素对网壳稳定性的影响。二、模型设计参数：该结构采用三心圆倒三角钢管拱桁架结构形式。结构总跨度92m，长度96m，矢高15m，桁架厚度3m,节间距离3m。在网壳的环向采用了3个不同的曲率半径，使网壳的中部形状较扁平，而两端形成较大的工作空间，不仅便于农产品的储存和输送，而且也对减小结构的推力有利。采用Q235钢，其弹性模量图1 结构布置图E=2.06E11 N/m2，泊松比=0.3。两端采用固定铰约束，每隔3段施加平面外约束模拟次桁架。单榀模型中有100个节点，322根杆单元。标准榀拱桁架布置间距9.3m，结构布置图如图1所示。本文采用理想铰接的模型，采用具有三个自由度的单元link8，同时在每个节点上增加mass21单元，用于模拟焊接空心球的重量。结构拟建在太原地区，根据建筑抗震设计规范GB50011-2001失稳模态描述1114.34反对称失稳2119.05局部失稳3119.06局部失稳4145.81对称失稳双重非线性竖向满跨114.3436四结论通过对92m倒三角钢管拱桁架的稳定性分析，可得到如下结论：在进行钢管拱桁架的稳定性分析时，应同时考虑几何非线性和材料非线性。参考文献：【1】 孙悦楠，大跨度钢管拱桁架结构非线性稳定性研究，太原理工大学工学硕士学位论文，2009，6.【2】 庞文忠，强震下60m跨倒三角形截面钢管拱桁架工作性能研究，太原理工大学工学硕士学位论文，2009，6.【4】 陈开璇，强震下120m跨倒三角形钢管拱桁架工作性能研究，太原理工大学工学硕士学位论文，2009，6.【5】 GB 5009-2001 建筑结构荷载规范。中国建筑工业出版社，2002.【6】 GB 50011-2001 建筑抗震设计规范。中国建筑工业出版社，2001.【7】 GB 50017-2003 钢结构设计规范。中国计划出版社，2003.