原创《大跨度管桁架屋盖结构设计分析》：关于免费管桁架论文范文在这里免费下载与阅读,为您的管桁架相关论文写作提供资料。
摘 要：管桁架结构建筑外表美观,通透性好,跨越能力强,承载力性能优越,经济效益良好.近年来得到了良好的应用于推广,本文结合实际工程项目,对大跨管桁架结构进行了设计分析,得到了风荷载是本项目结构的控制荷载,进行了结构地震动分析,从结构的振型图可以看出,结构的整体性能良好.本文的结论为工程设计提供了参考和指导.
关键词：管桁架；风荷载；地震动；振型
管桁架结构采用相贯节点,简化了传统球节点的连接方式和构造,省去了球节点及支座的设计,使整个结构简洁大方,以简洁、流畅、美观的视觉效果在大跨空间结构中得到了广泛应用.
管桁架结构具有以下的优点：（1）结构形式简洁、美观,适用于多种结构造型.（2）钢管的管壁一般较薄,截面回转半径较大,因此管桁架结构几何特性好,刚度大.整体受力合理.（3）管桁架结构施工时将各杆件直接焊接,因而具有施工简单,节省材料的优点.
此外,由于结构外形等特点,还具有便于清洁、防锈、承受风荷载效应较低等优点.但是由于管桁架结构应用时间较短,规范尚不完备,其理论研究不够深入,在具体的设计、施工中需针对工程中技术难点,进行具体的分析.
1 工程概况
1.1 结构形式.某高级中学体育馆为大跨度管桁架结构,该体育馆内一楼设置有体操室、健身房、舞蹈房,二楼是一个标准的篮球场,两侧有看台,可以承担一般比赛任务.该工程跨度39m,长度为45m.结构如图1所示.
图1 大跨管桁架结构模型图
结构形式双轴对称,样式轻盈,外观曲线流畅,屋面材料采用铝合金屋面板.结构总共有12根承压柱,由6榀主桁架承重,桁架宽0.8m,高度最小处0.7m,最大处2m,矢高4m.
主桁架上弦杆截面为φ108×8钢管,下弦为φ127×7钢管,腹杆为φ95×6钢管,柱子为φ299×16钢管,钢材材质均为Q345-B.结构纵向通过三角形截面桁架进行拉结并传递横向荷载.桁架支座一端为固定铰接支座,另一端为可以沿桁架跨度方向滑动的滑动支座,以释放温差所引起的变形.滑动支座构造如图2所示.
1.2 荷载.根据规范的规定,屋面恒载、活载及风载的取值如下.
恒载：屋面恒载为0.5KN/m2,屋面吊挂为0.7KN/m2,构件自重通过程序自动计算.
活载：屋面活载为0.5KN/m2.
风荷载：基本风压取0.6KN/m2,B类场地粗糙度.
本工程抗震设防烈度8度,基本地震加速度为0.20g,场地类别为II类,设计地震分组为第二组. 周期不折减,建筑结构阻尼比取0.02.
温度作用： 由于结构跨度大,沿纵向较长,故温度作用对结构的影响不容忽视.设计中计算温差取±30℃.
2 内力分析
工程采用空间结构有限元软件MIDAS/GEN进行整体计算.屋盖的主要荷载包括竖向的恒载和结构自重、活载和风载.结构分析中同时考虑了水平地震作用及温度作用.钢管桁架除上下弦按刚接计算外.其余构件按铰接设计.经分析计算,在各种荷载组合下,各主要杆件的控制内力如表1.
由表1 可以看出,杆件主要由恒载,活载和风载的荷载组合控制,屋盖结构没有考虑上吸风的有利作用,但由于屋盖侧向受风面积较大,所以水平风荷载的作用不容忽视.
表1 各主要杆件的控制内力
杆件内力/KN
上弦杆163.0
下弦杆91.2
腹杆126.8
柱子132.5
注： 此处内力指杆件轴力.因为对于上下弦杆的弯矩很小,不起控制作用.
根据规定,对无吊车的屋盖结构,按永久和可变荷载标准值计算的挠度容许值可取跨度的1/250,本工程按永久和可变荷载标准值计算的屋盖结构最大挠度为7.99mm,对应桁架跨度为39m,39000/250等于 15.6>7.99,满足要求,同时,屋盖桁架支座一端采用可滑动板铰节点,有利于减少构件内力.
3 动力性能分析
对本工程结构进行自振特性分析,计算振型数取20阶,结构前3 阶自振周期及振型如表2 所示.由表2 可知,T1/T g等于4.4,水平地震影响系数处 在设计反应谱曲线的下降段,地震影响系数 值较小.对于大跨度柔性结构,地震作用一般不起控制作用.由结构的阵型图可以看出,第1阶,第 3 阶振型均为横向振型,第2 阶为纵向振型,整体振动明显.
表2 结构前三阶周期及阵型图
阵型号周期/s阵型图
11.751
21.116
30.734
4 结语
大跨度钢管桁架结构,由于结构简洁、受力合理、重量轻,经济效益良好,近年来,该结构形式普遍应用于我国大跨度空间结构.本文针对某大跨度管桁架工程,采用大型有限元程序进行了各种工况下的受力分析,指出了对于大跨度钢结构,风荷载成为结构的控制荷载,并对结构进行了地震动输入动力学分析,可以看出,由于大跨度结构刚度较小,因此地震影响系数处于设计反应谱的下降段,地震荷载对结构的影响较小.但是,由于钢结构的稳定性及施工要求高,因此,在满足建筑形式的要求之下,应保证结构体系的稳定性和完整性,对于相贯节点的加工和放样应该进行精确地设计,以保证整体结构的安全性能.
参考文献
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管桁架论文参考资料：
结论：大跨度管桁架屋盖结构设计分析为关于对不知道怎么写管桁架论文范文课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文钢结构管桁架论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料下载。
