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标题: 无支撑钢管桁架的平面外稳定分析及设计 [打印本页]

作者: orange502 时间: 2009-1-10 10:23 标题: 无支撑钢管桁架的平面外稳定分析及设计

论坛的各位朋友：
先简单介绍一下情况：
题目是我目前正在从事的一个研究课题。目前基于计算长度法的稳定设计，其计算长度的取值以压杆支撑间距为基准。但是对于无中间无支撑的钢管桁架，其计算长度的基准值是支座间距。这显然是不合理的，也是难以接受的，事实上由于桁架腹杆对受压弦杆的支撑作用，受压弦杆的计算长度甚至能达到以一个节间长度为基准。但这势必需要考虑相贯节点转动刚度的影响。本人为此，通过建立节点单元模型考虑节点非线性刚度的影响，并在此基础上进行了非线性有限元分析。相关试验也在准备工作中。
不知各位在实际工程中有没有遇到过这类问题，其实，实际上工程上已有一些这类结构的出现。如香港机场候机大厅玻璃幕墙支撑桁架，当幕墙承受负风压时，下弦受压，且无支撑，存在本贴所指的平面外稳定问题。
欢迎各位对这一问题提出自己的看法、建议，大家一同讨论、交流，争取使这一问题在设计上早日得到一个合理的解决。谢谢大家！

附件: [钢管桁架模型] image21.png (2009-1-10 10:23, 15.43 K) / 下载次数 1
http://bbs.okok.org/attachment.php?aid=107386

附件: [香港机场候机大厅玻璃幕墙] 香港机场玻璃幕墙　.jpg (2009-1-10 10:23, 74.37 K) / 下载次数 1
http://bbs.okok.org/attachment.php?aid=107387

作者: bill-shu 时间: 2009-1-14 15:47

1、单拿一榀桁架出来来讨论，别人很难理解，如果仅仅是上弦两端铰支，上作用弦均布向下荷载，那么上弦受压，下弦受拉，无论如何，腹杆，下弦及节点刚度对上弦的面外稳定没任何影响。
2、图片中的情况，风吸作用下，里面杆件受压，面外无任何支撑，设计方法有：1）、使用预应力，保证风吸力作用下，仍然是拉杆，不存在稳定问题。2）、按普通方法，计算长度取支承点距离（考虑支座约束）。3）、应该是楼主的研究方法，桁架无支撑受压弦杆出面外计算长度问题，要求腹杆和弦杆刚接，横梁与外弦杆刚接，可以通过理论分析得出无支撑弦杆的面外计算长度，比节间距大，比支承点距离小，取决于悬臂腹杆的整体面外抗弯刚度，此时腹杆是受压弦杆的弹性支承点，可以起到减小计算长度的作用。
3、有学者通过理论分析和有限元分析对此问题进行了研究，不少文章有介绍，建筑结构2008-6就有一篇文章介绍此类问题，通常桥梁设计（下弦支承，上弦无支撑桁架桥）会遇到此类问题。

作者: miaoliuhua 时间: 2009-1-14 20:14

桁架平面内的计算长度规范有明确规定，这是毫无争议的；桁架平面外的计算长度按压杆支撑间距来确定，这也是公认的准则。不知orange502 为什么挑战该原则？

我觉得orange502 的表述还不太清晰，可否进一步表达您的观点？对于稳定问题我一直非常感兴趣，大家可以一起讨论。

此外我觉得有研究价值的是立体（截面为三棱或箱形）桁架的平面外计算长度问题，最近接触这样的工程实例，想把他深入研究一下。欢迎大家拍砖。

作者: orange502 时间: 2009-1-30 17:10

感谢bill-shu和 miaoliuhua的回帖，其中bill-shu所说的第二按支撑间距确定计算长度的方法，则过于保守，因为据我所作的一部份算例，由于腹杆对受压下弦的弹簧支撑作用，根据极限承载力反算的计算长度一般在1.5到3倍节间间距之间。所以我认为全面考虑腹杆以及节点刚度对受压下弦计算长度的影响是有实际意义的。正因如此，才不得不挑战miaoliuhua所说的按压杆支撑间距确定面外计算长度的公认准则。
其实，受压弦杆可以简化为一个在节点处作用有弹簧支撑的压杆模型，由于腹杆的面外支撑作用较弱，一般情况下为非完全支撑，此时计算长度将大于一个节间间距。有关弹簧支撑压杆的稳定问题，大家可以参看一些经典的稳定理论，都有详细的介绍。
  最后介绍一下我的分析方法，如果忽略节点刚度的影响，可以用空间梁单元模型进行分析。为精确分析，对于单个钢管桁架，在尺寸较小的情况下，可以通过全壳元模型对其进行极限承载力计算。对比发现，两者相差较大，节点刚度对其极限承载力影响较大。
  由于全壳元分析对计算资源的要求太高，计算耗时，并不适合工程设计，现在正考虑在空间梁单元模型中增加节点单元来考虑节点刚度的影响。
  以上就是我对这一问题的思路和所作的一部份工作，不当之处，还请各位不吝赐教。

作者: qwh 时间: 2009-7-6 23:16

其实这类问题，都是规范没有明确规定的问题，而且这种结构类型的计算长度的定义，哈工大和浙大都有相应的研究文章，论文里说，要先做屈曲分析，然后倒推构件的计算长度，几乎都是这种方法，而且，我感觉论文里的这种说法，对设计好像没有啥用处，因为我都做了屈曲分析，为啥我还要知道计算长度，而且找出来的计算长度也没有啥规律呀？这是不是脑袋有问题？
这个问题的讨论课见http://okok.org/forum/viewthread ... p%3Bfilter%3Ddigest，这个话题，请大家继续深入讨论！

作者: CGGCENGINEER 时间: 2009-8-2 19:04

看了楼上的帖子，对我正在做的一个桁架结构很有启发。我的工程是45米跨的混凝土骨料输送胶带机栈桥。结构形式为空间桁架，上下平联及两侧立联组成一个空腹结构体系，支承点位于下平联的四角部位，工艺要求不能在空腹横断面内设剪刀撑（类似于桁架梁铁路桥），且上平联没有立柱支承点，因此结构空间抗扭存在问题。我准备这样处理，两立联及上下平联定为标准铰接桁架，但在每节直腹杆横截面处，按固接平面框架考虑，把节点做成刚接，达到两个目的：1、结构体系成立，不是机构；2、减小上平联压杆的计算长度（与BILL Shu的第3条同理）。

附件: [模型图] Drawing1.dwg (2009-8-2 19:04, 91.6 K) / 下载次数 128
http://bbs.okok.org/attachment.php?aid=114774

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