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(diǎn),在國(guó)內(nèi)外中以得到廣泛應(yīng)用。
　　 本文通過(guò)分析前人的研究成果,針對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)存在次應(yīng)力的問題進(jìn)行理論研究和結(jié)構(gòu)計(jì)算。目前在網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,工程中普遍采用的方法是按理想鉸接模型進(jìn)行計(jì)算,并根據(jù)計(jì)算出的桿件截面應(yīng)力選擇合適的桿件型號(hào),計(jì)算網(wǎng)架結(jié)構(gòu)內(nèi)力時(shí),一般采用如下基本假定:(1)節(jié)點(diǎn)均為鉸接；(2)桿件軸

2、線平直相交于節(jié)點(diǎn)中心；(3)荷載作用線通過(guò)網(wǎng)架的節(jié)點(diǎn)。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(shí)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(shí)現(xiàn)理想的鉸,桿件端部或多或少有一定的轉(zhuǎn)動(dòng)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(huì)產(chǎn)生彎曲應(yīng)力,即為節(jié)點(diǎn)剛性所產(chǎn)生的次應(yīng)力。此外,節(jié)點(diǎn)處桿件軸線不一定交匯于一點(diǎn),由于節(jié)點(diǎn)偏心的影響也會(huì)使節(jié)點(diǎn)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(qiáng)度準(zhǔn)則和失穩(wěn)條件。
　　 本文分別建立節(jié)點(diǎn)鉸接形式和節(jié)點(diǎn)剛接以及半剛性連接形式的有限元模型,推導(dǎo)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(dāng)φ=0時(shí),M/θ=0,α=0,節(jié)點(diǎn)為鉸接；當(dāng)φ=π/2時(shí),M/θ=∞,α=1,節(jié)點(diǎn)為剛接；當(dāng)0