某车站跨层重载桁架稳定承载力缺陷敏感性研究

为了研究大庆西站跨层重载平面桁架对几何缺陷的敏感性,采用大位移控制法(LDC),提出确定跨层桁架初始几何缺陷的静力变形模态法。分析6种不同幅值初始缺陷条件下跨层桁架结构的非线性稳定承载力,并与一致缺陷模态法计算结果对比,对该平面桁架结构几何缺陷敏感性进行研究。部分结果与相关缩尺模型试验进行比对。研究表明:几何缺陷对结构的承载力影响较小,对结构变形失稳影响较大。经对比分析,静力变形模态法可以作为计算结构稳定承载力的有效方法之一。     

初始几何缺陷对跨层平面桁架稳定承载力的影响

为了研究初始几何缺陷对跨层平面桁架稳定承载力的影响,以某车站正立面跨层平面桁架为例,在1∶10的缩尺模型静力试验的基础上,结合有限元模型,考察了不同幅值的整体缺陷与构件缺陷对结构稳定承载力的影响。对比了一致缺陷模态法和静力失稳模态法这两种整体缺陷分布方法对结构稳定承载力的影响。研究表明：达到承载力极限前,桁架平面外位移量较少,未发生平面外失稳,在规范允许的偏差范围内,缺陷对结构的承载力影响几乎可以忽略;跨层平面桁架结构稳定承载力对初始几何缺陷的敏感性较弱,但其平面内及平面外位移对几何缺陷较敏感;整体缺陷对结构的影响较大,而构件缺陷对结构的影响较小;采用一致缺陷模态法作为整体缺陷的分布方法比静力失稳模态法更加不利。     

初始几何缺陷对大跨张弦桁架结构整体稳定的影响研究

张弦桁架结构在大跨空间结构中应用越来越广泛,如何确保此类结构的整体稳定性是钢结构领域面临的重要课题。首先以某185 m跨张弦桁架柱面煤棚为背景,分析了满跨活荷载、半跨活荷载和风荷载作用下不同初始缺陷对该结构整体稳定性能的影响,发现在该结构设计中,以理想结构的静力失稳模态作为结构的初始几何缺陷,比"一致缺陷模态法"对结构的整体稳定性有更显著的影响。再建立跨度为120,140,160,180,200 m的类似柱面张弦桁架模型并分别分析其整体稳定性。研究结果表明:此类张弦桁架结构对初始缺陷不敏感,静力失稳模态作为初始缺陷与一阶模态相比更加不利。     

非对称荷载作用下具有初始几何缺陷的单层球面网壳的稳定极限承载力研究

为了研究非对称(半跨均匀)荷载对具有初始几何缺陷(节点偏差)的单层球面网壳稳定性的影响,采用N阶特征缺陷模态法模拟节点偏差,利用有限元软件ANSYS对矢跨比分别为1/3、1/4、1/5、1/6和1/7的K8型单层球面网壳进行了荷载-位移非线性全过程分析。通过对网壳结构施加全跨缺陷、半跨缺陷、全跨荷载、半跨荷载不同组合作用的方法,可以判断结构对非对称荷载的敏感程度以及非对称荷载与初始几何缺陷对结构相互影响的关系。分析表明:单层球面网壳在施加半跨缺陷和半跨荷载组合下的最不利缺陷模式均出现在前3阶,此状态下网壳的稳定极限承载力极低;矢跨比为1/5的K8型单层球面网壳结构受半跨缺陷影响较大,其稳定极限承载力下降最为显著;单层球面网壳结构全跨缺陷的最不利分布模式受荷载布置方式的影响较小;在非对称荷载作用下,初始几何缺陷的分布模式对单层球面网壳结构的稳定极限承载力影响较小。     

大庆西站跨层重载桁架在整体结构中的静力弹塑性研究

大庆西站跨层桁架结构跨度大,荷载大,形状奇异,受力复杂,在站房整体结构中发挥着重要作用。在站房整体结构中,跨层桁架为结构薄弱部位。为保证站房整体结构在罕遇地震下的塑性变形能力及极限承载能力,对站房结构进行了静力弹塑性分析研究。研究了站房结构在x,y向的变形能力,得到结构能力谱曲线。研究表明:站房整体结构两侧的格构柱、跨层桁架的下弦杆为结构薄弱部位,塑性铰出现早。在多遇地震下,整体结构构件完好;在罕遇地震下,构件不严重破坏,承载力达到极限值后基本维持稳定,满足《建筑抗震设计规范》GB50011—2010水准性能要求。     

Warren型平面钢管桁架受压弦杆的面外稳定承载力

受压弦杆面外失稳是Warren型平面钢管桁架面外失稳的主要形式,其受力状态可以简化为支撑弹簧压杆。确定腹杆提供的支撑弹簧刚度是计算压杆面外稳定承载力的必要条件。考虑节点面外转动刚度的影响,推导了腹杆对弦杆支撑弹簧刚度计算公式。对4~15跨的支撑弹簧压杆建立了相应的标准化屈曲计算模型,进行有限元屈曲分析,得到不同跨数压杆的弹簧刚度与面外稳定承载力的数值关系表,通过计算支撑弹簧刚度可以方便地查表得到不同跨数Warren型平面钢管桁架受压弦杆的面外稳定承载力。通过数值算例比较,查表法简便可行,可以在实际工程设计中参考应用。     

考虑初始缺陷的结构非线性屈曲承载力分析

应用非线性稳定分析的基本原理,采用Newton-Raphson法结合弧长控制法计算结构的平衡路径,并以柱子为例,具体计算了3种不同初始几何缺陷下,构件非线性屈曲承载力的具体数值,分析了实际工程中对构件初始缺陷进行严格控制的必要性.     

立体桁架拱结构的稳定性分析

本文分别采用单拱单元和多拱单元子系统,对有支撑和无支撑的两种立体桁架体系进行了稳定性研究,对桁架结构的线弹性稳定性、几何非线性弹性稳定性、弹塑性稳定性和有初始缺陷的桁架结构几何非线性稳定性进行了系统分析,研究结果可以为桁架拱结构的设计提供理论指导和设计参考.     

北戴河站无柱雨棚钢管桁架结构的整体稳定分析

钢管桁架在大跨度结构中应用日益广泛,其整体稳定性是设计者必须考虑的关键问题。结合一工程实例,采用有限元分析软件ANSYS对单榀桁架的整体稳定性进行了线性屈曲分析和非线性屈曲分析,考虑了不同初始几何缺陷的影响,并将计算结果与简化算法的结果进行了比较,为同类结构的设计提供了参考。     

浅谈大跨管桁架的承载力及稳定性设计

稳定性设计在钢结构设计过程中是一个很重要的问题,文章主要从稳定和强度的区别、结构失衡类型和结合具体工程总结采用不同设计方法对稳定性的影响。     

深圳北站组合梁抗弯承载力及稳定性分析

组合梁结构设计中组合梁抗弯承载力和稳定性分析很关键,但由于组合钢梁上翼缘受混凝土楼板约束,其稳定性分析与我国现行规范规定的自由梁弯扭失稳不同,我国钢结构设计规范采用的限制绕弱轴长细比的方法,未能考虑楼板作用,不适用于组合钢梁的稳定性分析。此外,在连续组合梁的负弯矩区,局部稳定问题也要考虑。结合深圳北站站房楼盖组合梁的工程实例,采用我国规范GB 50017-2003《钢结构设计规范》和欧洲规范EC4,对组合梁抗弯承载力和稳定性进行了计算分析,同时,利用通用有限元程序SAP 2000对组合钢梁进行了弹性屈曲分析,进一步确保了结构的安全。所采用的计算分析方法可供同类工程参考。     

平面张弦结构失稳与破坏机理的数值分析

张弦结构由刚性上弦和柔性下弦索通过撑杆连接而成,为半刚性结构,其整体失稳和破坏模式是张弦结构研究和设计的重点。提出两端受有水平力和竖向集中力的弹性支承连续拱模型来模拟张弦结构。根据该模型分析得出影响张弦结构弹性及弹塑性失稳机理及承载性能的关键参数,如拱的矢跨比、拱截面、索的垂跨比和索截面积。并根据这些参数,利用该模型对张弦结构进行参数化分析,得出避免张弦结构发生整体失稳和脆性破坏时上弦拱的矢跨比和截面面积以及索截面取值建议值,并进一步讨论了支座刚度对张弦结构极限承栽力和弹塑性破坏的影响,为张弦结构抗连续倒塌设计提供技术支持和参考。     

西宁站风雨棚结构整体稳定性分析

西宁站无站台柱风雨棚采用"钢管混凝土柱+单层柱面钢网壳"结构,结构最大跨度24.3m。单层网壳结构是一种对初始缺陷比较敏感的结构,其稳定承载能力往往由屈曲后性能决定。而传统的特征值分析法往往会过高估计结构的稳定承载能力,也无法了解结构的后屈曲性能。针对西宁站风雨棚结构采用考虑几何非线性的有限元分析方法,对其整体稳定分析进行介绍。     

腐蚀气氛下管型钢屋架结构承载力可靠性评定

本文以四川省游泳馆为例，在对３９ｍ屋架钢结构进行多种科目检测并取得较完整数据的基础上，按现行有关规范对钢管结构按空间桁架进行了全面的计算分析，同时用Ｋ因子判据法进行了应力腐蚀形成后结构的抗断裂安全度推断，提供了腐蚀气氛下管型钢屋架结构承载力可靠性评定的较全面的鉴定资料。     

预应力网壳结构极限承载力的追踪分析

以非线性分析为基础 ,按照基于能量准则的软化曲线法对预应力网壳结构进行了全过程平衡路径跟踪 ,得到其全过程的P -Δ曲线 ,结果表明 ,由于预应力的作用 ,结构的稳定性大大提高 ,其极限承载力可提高 47%。提出了极限承载力折减系数的概念 ,并据此确定了预应力网壳的极限承载力     

提高输电塔架承载力的预应力技术研究

为了提高输电塔架的刚度和承载力,在结构体外引入预应力拉索。通过材料、几何双重非线性稳定性分析计算索塔结构的极限承载力,在此理论基础上对一个500kV猫头型输电塔架建立了空间刚架模型,详细讨论了拉索施加不同初应力以及拉索不同倾角布置对输电塔架承载力的影响。研究表明:随着拉索初应力的增大,结构的极限承载力也增大,但当拉索初应力增大到一定值时,结构的极限承载力变化并不显著;结构的极限承载力随着拉索斜向布置倾角的增大而减小。     

北京北站张弦桁架结构性能研究及工程优化

张弦桁架结构在我国火车站无站台柱雨棚工程中的应用日渐增多。以北京北站站台张弦桁架雨棚为例,研究该类结构在恒荷载及风荷载作用下,结构受力性能随各参数的变化规律。结果发现:结构中拉索的垂距及轴向刚度能显著改善结构在恒载作用下各方面的力学性能。相比于恒荷载,结构对风荷载更为敏感,通过改变结构矢高、垂距,拉索截面积等参数可优化结构在风荷载作用下的受力性能。在结构性能研究的基础上,提出适宜工程应用的张弦桁架结构优化设计方法和步骤,并结合北京北站张弦桁架结构介绍该优化设计步骤的具体应用过程。     

门式钢管脚手架稳定承载力计算方法

门式钢管脚手架作为一种临时结构,其计算方法应保证结构安全可靠,且便于施工单位应用.现行规范中对脚手架稳定性计算的方法过于笼统,将所有影响因素转化为立杆长度调整系数k考虑,对同一高度脚手架采用同一调整系数.文中在试验研究及理论分析的基础上,对规范中的计算公式进行修正,对不同搭设条件下的脚手架采用不同的计算长度系数,并考虑脚手架的工作条件,采用结构抗力调整系数对立杆计算长度进行调整,进而提出一种门式钢管脚手架稳定性的实用计算方法以供参考,最后通过一个算例来说明公式的应用.     

肋环型索穹顶结构静力计算的等效平面桁架方法

选取轴对称肋环型索穹顶结构的1条肋,用等效径向索代替环向索,将其等效为一次超静定平面桁架结构。选取最内撑杆上端点径向力为约束力,推导力法求解约束力的计算公式;提出小变形时各点位移计算的位移传递法和计算公式;在用力法计算出各杆件内力后,就可以通过传递矩阵由外到内计算各点的位移值。此外,对初始预应力产生的应力刚化刚度增大和索自重垂度产生的刚度减小进行定性和定量分析。最后,通过一个算例介绍所提方法的计算过程并与有限元计算结果进行比较,验证该方法的正确性和准确性。