鋼網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)次應(yīng)力及其數(shù)值分析.pdf

1、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是一種較好的大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)形式。它具有空間受力、節(jié)省鋼材、空間剛度大、建筑高度小、便于業(yè)化、定型化、建筑造型美觀等優(yōu)點,在國內(nèi)外中以得到廣泛應(yīng)用。
　　 本文通過分析前人的研究成果,針對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)存在次應(yīng)力的問題進行理論研究和結(jié)構(gòu)計算。目前在網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計中,工程中普遍采用的方法是按理想鉸接模型進行計算,并根據(jù)計算出的桿件截面應(yīng)力選擇合適的桿件型號,計算網(wǎng)架結(jié)構(gòu)內(nèi)力時,一般采用如下基本假定:(1)節(jié)點均為鉸接；(2)桿件軸

2、線平直相交于節(jié)點中心；(3)荷載作用線通過網(wǎng)架的節(jié)點。完全符合上述假定的網(wǎng)架,其桿件只受軸向力作用,由桿件的軸向內(nèi)力引起的應(yīng)力稱為正應(yīng)力。但在實際結(jié)構(gòu)中,這些假定并不可能完全成立,一般情況下都是難以實現(xiàn)理想的鉸,桿件端部或多或少有一定的轉(zhuǎn)動約束,必然存在由彎矩產(chǎn)生的次應(yīng)力。在這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中,除軸向應(yīng)力外,還不可避免的會產(chǎn)生彎曲應(yīng)力,即為節(jié)點剛性所產(chǎn)生的次應(yīng)力。此外,節(jié)點處桿件軸線不一定交匯于一點,由于節(jié)點偏心的影響也會使節(jié)點處產(chǎn)生相應(yīng)的

3、額外的彎矩的作用,由于次應(yīng)力的存在,使得網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件的截面應(yīng)力不僅有軸向應(yīng)力還有彎曲應(yīng)力。參考鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范,提出考慮次應(yīng)力條件下,網(wǎng)架桿件的強度準則和失穩(wěn)條件。
　　 本文分別建立節(jié)點鉸接形式和節(jié)點剛接以及半剛性連接形式的有限元模型,推導出三種情況下的空間整體剛度矩陣,根據(jù)M-θ曲線得到tanφ=M/θ,α=2φ/π,α即為半剛性系數(shù),當φ=0時,M/θ=0,α=0,節(jié)點為鉸接；當φ=π/2時,M/θ=∞,α=1,節(jié)點為剛接；當0