拱形波纹钢屋盖结构的屈曲性能分析_高轩能 朱皓明 王健 李琨

内容简介

摘要拱形波纹钢屋盖结构由冷成型弧形槽型板组截面构件锁边咬合而成,其极限承载能力受多种因素的影响,并主要取决于其稳定承载性能.文中根据拱形波纹钢屋盖结构的成型特性和工作机理,在所建立的实体有限元计算模型中,采用能够反映结构特殊工作状态的边界约束条件,对结构在半跨和全跨竖向荷载作用下的屈曲模态以及其稳定承载能力等屈曲性能进行理论分析.理论计算结果表明,拱形波纹钢屋盖结构的屈曲性能不仅与结构几何尺寸有关,而且取决于截面的形状和荷载作用形式.计算结果与试验结果和按《拱型波纹钢屋盖结构技术规程(报批稿)》简化方法计算结果,分别进行比较分析.

关键词拱形波纹钢屋盖,冷弯薄壁板组,屈曲性能,屈曲模态,槽型截面

拱形波纹钢屋盖结构采用很薄的钢板(一般0.5～1.5mm厚)制成,是一种典型的冷弯薄壁型钢结构.它通过改变截面型式而不是通过提高材料用量,来得到结构较强的承载能力.这种结构自重轻、跨度大,承载与围护结构合一,施工速度快,具有很好的经济性,在我国得到了广泛应用.它仅应用于临时建筑、仓储、轻工车间等工业建筑,而且应用于商场、展厅、体育馆等公共建筑,如图1所示.但这种结构截面型式复杂,组装工艺特殊,截面中存在冷加工引起的不规则波纹状褶皱和残余应力,使其工作机理复杂,难以进行精确的理论分析,理论研究远远落后于工程实践.国内外对这种结构的整体和局部稳定承载能力,以及其工作机理进行了一定的研究,取得了一些有价值的成果,但尚不深入.1996图1　拱形波纹钢屋盖结构年以来,我国此类结构的垮塌事故时有发生,造成了较大的人员和财产损失,表明对其承载特性尚未完全了解.因此,有必要对这种结构的工作机理、破坏模态和极限承载能力作进一步探讨.

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