空腹鋼桁架的靜力性能分析及設(shè)計方法研究.pdf

1、空腹鋼桁架與普通桁架相比取消了斜腹桿，因此結(jié)構(gòu)更為簡潔，造型更為美觀，得到了眾多的建筑師的青睞，并且在一些中小跨度的公共建筑中廣泛應(yīng)用?？崭逛撹旒艿牧W(xué)性能與普通桁架有顯著不同，因此其設(shè)計方法也應(yīng)有別于普通桁架，但目前國內(nèi)外對于空腹鋼桁架的研究工作開展較少，有關(guān)文獻(xiàn)也較為少見，更沒有明確的針對此類結(jié)構(gòu)的設(shè)計驗算規(guī)范。本文采用數(shù)值方法較系統(tǒng)地研究了空腹鋼桁架的靜力性能，探討了平面空腹鋼桁架的設(shè)計方法，具體工作如下:
　　首先，分析了

2、空腹鋼桁架的結(jié)構(gòu)特點，總結(jié)了空腹鋼桁架以及相關(guān)結(jié)構(gòu)國內(nèi)外研究狀況和研究成果，為探討空腹鋼桁架的研究和設(shè)計方法提供依據(jù)。
　　其次，系統(tǒng)總結(jié)了空腹鋼桁架穩(wěn)定分析相關(guān)理論，建立空腹鋼桁架的有限元模型，推導(dǎo)了相關(guān)單元的有限元列式。利用特征值屈曲分析法以及非線性屈曲分析法對魚腹式平面空腹鋼桁架的靜力性能進(jìn)行研究，通過對全跨荷載和半跨荷載下結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)力等變化規(guī)律的分析，明晰結(jié)構(gòu)的破壞機理和失穩(wěn)模態(tài)。進(jìn)而通過變參數(shù)分析，明確了結(jié)構(gòu)矢跨比、垂

3、跨比、腹桿數(shù)量、構(gòu)件截面等參數(shù)對結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響，得到相應(yīng)參數(shù)的影響規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上提出一些有利于改善結(jié)構(gòu)靜力性能的設(shè)計建議。
　　再次，利用特征值屈曲分析法以及非線性屈曲分析法對輻射式空間空腹鋼桁架的靜力性能進(jìn)行研究，通過對全跨荷載和半跨荷載下結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)力等變化規(guī)律的分析，明晰空間空腹鋼桁架結(jié)構(gòu)的破壞機理和失穩(wěn)模態(tài)。進(jìn)而通過變參數(shù)分析，明確了結(jié)構(gòu)矢跨比、垂跨比、高跨比、腹桿數(shù)量、輻射桁架數(shù)量等參數(shù)對結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響，得到

4、相應(yīng)參數(shù)的影響規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上提出一些有利于改善結(jié)構(gòu)靜力性能的設(shè)計建議。
　　最后，通過對上述非線性分析結(jié)果的分析，探討魚腹式平面空腹鋼桁架基于線性分析的設(shè)計方法，明確在一般設(shè)計荷載作用下，魚腹桁架的強度和剛度計算可直接采用線性分析法，魚腹桁架上弦穩(wěn)定承載力驗算與普通桁架有很大差別。在利用正交試驗，分析影響上弦穩(wěn)定承載力因素的基礎(chǔ)上，基于線性屈曲分析，采用逆推法，建立了上弦計算長度系數(shù)公式，供驗算上弦穩(wěn)定承載力使用，最后通過一具