标题: 请教折线型平面桁架结构支承位置对计算结果差异的原因 [打印本页]
作者:
bjdtm2001 时间: 2024-12-10 11:27 标题: 请教折线型平面桁架结构支承位置对计算结果差异的原因
某滑冰馆屋盖采用平面折线型桁架结构，端部上弦支承，假设下部结构刚度很大，能够约束桁架两端的水平位移，即两端均为固定铰约束。为了对比上、下弦支承究竟何种更为有利，采用PKPM_STS计算软件建模分析，得到如下表中的数据。
发现：下弦支承时的支座水平反力明显较上弦支承时增大；而下弦支承时的杆件最大轴力和最大变形量则较上弦支承时明显变小。
以上结论如何从结构受力概念角度分析，请大家赐教。谢谢！
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作者:
cwsy 时间: 2024-12-10 11:46
桁架跨度不一样了。
按图示桁架试试，把桁架端部补齐，再分别上 下弦支承。
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作者:
bjdtm2001 时间: 2024-12-10 14:37
感谢楼上指点，但我把支座处杆件补足后（跨度相同），上下弦支承的计算结果还是不同，详见下表：
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作者:
smomo 时间: 2024-12-12 21:32
由于弦杆倾角不同，同样约束，弦杆的反力也不同；上弦由于存在比较大的倾角，弦杆的压缩变形分到水平和竖向两个方向，有个平衡关系，因此水平反力比较小；而下弦支承，弦杆压缩变形，几乎完全作用到水平方向上，因此水平力较大。
造成这种差别，是计算时是否考虑杆件轴向弹性拉伸变形决定的；这就是有限元法与普通内力分解法的区别。
作者:
bjdtm2001 时间: 2024-12-13 09:18
感谢楼上smomo前辈的指点。
我是这样理解：拱式结构在支座处产生的水平推力与拱的矢跨比密切相关，在跨度一定的情况下，矢跨比越小则支座水平推力越大。对于这个算例，上弦支承时由于上弦杆对应的矢跨比较大，这样支座反力就小；而对于下弦支承，由于下弦杆对应的矢跨比较小（较扁平），因此支座反力就大。
但在计算中我还发现一个问题：如果将右侧支座的水平约束撤除，即变为简支梁的支承方式，PKPM-STS算出来的桁架的最大竖向变形几乎没有变化，这似乎不符合概念分析的理解。不知道具体是什么原因引起？请指教。
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作者:
15038239796 时间: 2024-12-13 11:17
bjdtm2001 (印象大红袍)兄好，看你们讨论的热烈，忍不住参与进来学习一下，您看我这样理解合理不合理。您建的那个桁架模型，如果上弦支撑的话，下弦受拉能产生较大变形，可以提供较大的拉力来平衡水平力，所以这时候水平力反小；如果换成下弦支撑，两端固定，下弦不能变形，提供的拉力有限，不能平衡水平力，所以水平反力大。
作者:
15038239796 时间: 2024-12-13 11:32
或者说，在下弦支撑的时候，下线杆就不是个拉杆
作者:
bjdtm2001 时间: 2024-12-13 12:43
15038239796 wrote:
bjdtm2001 (印象大红袍)兄好，看你们讨论的热烈，忍不住参与进来学习一下，您看我这样理解合理不合理。您建的那个桁架模型，如果上弦支撑的话，下弦受拉能产生较大变形，可以提供较大的拉力来平衡水平力，所以这时候水平力反小；如果 ...
感谢您的指点，学习了。确实有这样的趋势。
这个问题实际上是前不久坍塌的吉林白城滑冰馆的屋盖结构引申而来的。最初看到现场照片是上弦支承而不是下弦支承时，我怀疑支承位置的影响会不会是一个因素，就做了一些简化的计算。本以为下弦支承会更有利些，但模型的计算结果表明，下弦支承时的杆件的最大轴力和屋架挠度会变小，但支座的水平推力会比上弦支承大很多；这正所谓事物的两面性吧，有利有弊。
下面两个图是计算模型得到的杆件在恒载作用下的轴力图。可以看出：当下弦支承时，下弦杆件的轴力明显减小了，上弦杆件也有一定程度的减小，这似乎是下弦杆在竖向荷载作用下的受拉轴力被“拱作用”产生的内压力抵消了的结果。而如果是上弦支承的话，由于上弦的矢跨比较大，“拱作用”的内压力较小，因此还是保持常规的上弦受压、下弦受拉的基本趋势不变。
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作者:
cwsy 时间: 2024-12-13 21:28
主要是支承条件造成的，支承条件不符合实际情况。
实际工程桁架计算模型没有两端固定铰支的，基本上都是一端固定铰支，一端滑动铰支，（弹性支座也差不多如此）。跨度相同，一端固定铰支，一端滑动铰支，不管上弦支承 还是下弦支承 没有区别。
再说 大跨度桁架 两端固定铰支 温度作用计算不可能通过！
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