831车站雨篷钢拱架稳固.doc

文章编号: 1003-1995 ( 2005 ) 某车站站台雨蓬钢拱架结构稳定分析张孝荣 1,相桂秀 2 ( 1. 北京交通大学基建处,北京 100044 ; 2. 大连市工程质量监督站,大连 116600 ) 摘要从工程概况、结构布置、有限元建模、理论分析到国外的有关相关公式等方面介绍钢拱架的稳定分析,包括平面内的整体稳定、平面外的整体稳定以及局部稳定性验算。关键词: 站台雨蓬钢拱架结构稳定中图分类号: 文献标识码: 1工程概况某火车站站台雨蓬和办公用房总占地面积 4032m 2, 其中钢拱架结构占地面积 3456 m 2, 拟采用系杆屋架拱结构,建筑高度 17 .5m ,建筑跨度 48m ;附属结构二层,采用钢框架结构。 2结构布置为保证建筑净空要求,采用带拉杆的系杆拱结构, 屋面为轻屋面。拱屋架横向跨度 48m ,拱矢高 6m ,柱距 6m 。柱与屋架采用铰接形式,柱顶标高 , 基础顶面标高- 。屋盖采用有檩屋盖体系,屋面荷载通过檩条传给屋架。屋架上弦支撑布置在建筑物两端的两榀屋架间,以保证屋架的侧向刚度。为保证建筑物纵向刚度, 在柱间设两道墙梁。结构剖面如图 1。拱轴线方程为 y =(48- x)x /96 ,拱轴线长 l s = 。 3 计算软件及建模计算本工程采用 SAP 系列中的新版产品 SAP2000 , 主体结构为钢结构拱架,考虑到施工和计算简便因素,在建模时进行如下了简化处理: 1) 只考虑荷载在拱架平面内作用,不考虑平面外墙梁对平面内拱架内力分布的影响。 2) 拱架在施工时不可能完全做成光滑的抛物线形, 因此根据曲线方程, 水平方向每隔 2m 取控制点来确定拱架形状,将抛物线拱架简化为多段连续梁。 3) 拱脚与柱的连接处设计为铰接点,柱上端无弯矩。 4) 下弦拉杆和纵向拉杆之间的连接处全部设计为铰接,使拉杆成为二力杆,杆内只有拉力。基础顶面室外地坪拉杆屋架吊杆图1结构剖面图 4 拱屋架稳定性分析及验算拱屋架的截面如图 2 。截面特性为: A = 2, I X =60649cm 4,I Y =3127cm 4,i X =, i Y = , W Y =2154cm 3,W Y = 3,S X =1214cm 3。图2 拱屋架截面图 拱平面内的稳定分析拱是以受压为主的构件,截面上应力分布均匀, 材料发挥比较充分,因此应该尽量使拱不受或少受弯矩。一般拱的弹性稳定研究工作都是从单纯受压的拱开始的。单纯受压而又没有几何缺陷的拱和完善的受压直杆一样,失稳时成分差屈曲。无铰拱和双铰拱屈曲时总是以反对称的形式失稳, 即屈曲半波数为两个, 这是拱不同于直杆的一个特点。一般纯压拱的临界荷载可以由弹性稳定理论分析算得。但是实际工程中的拱往往在受压作用的同时还要受弯矩作用。就抛物线拱而论,即使外力荷载沿水平线均匀分布, 拱本身的自重却并非沿水平线均匀分布。何况活荷载也很难均匀分布而又布满全垮。因此,有必要考察有弯矩拱的稳定性。当活荷载并非均匀分布或只作用在跨长的一个区段时,拱截面的弯矩较大, 对稳定最不利的均匀分布活荷载大约为半跨略多一点, 为计算简便, 取半跨活荷载加全垮恒载进行计算。既受压又受弯的拱在弹塑性范围内失稳时,和压弯直杆类似,塑性出现于某一区段