大跨度拱结构范文10篇(全文).pdf

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大跨度拱结构范文10篇(全文)大跨度拱结构范文(精

选10篇)

大跨度拱结构第1篇

关键词:大跨度拱桁架结构,有限元分析,动力特性,时程分

析法,抗震性能

1概述

大跨度空间结构是一个国家建筑科学技术发展水平的重要

标志之一。世界各国对大跨度空间结构的研究和发展都极为重

视。钢管拱桁架结构采用钢管相贯节点由钢管直接焊接而成,

是大跨度空间结构的常见的形式之一,由于其受力合理,结构

简单,施工方便,造型美观,因而在大跨度空间结构广泛应用

[1]。

但是对于大跨度拱桁架结构的动力及抗震设计还没有专门

为研究对象,采用空间结构设计软件3D3S对结构模型进行设计,

运用有限元软件ANSYS采用时程分析法对单榀拱桁架在地震作

用下的动力响应问题。

2基本参数和计算模型

地震以具有工程意义的120m跨度拱桁架为研究对象,参考

了有关工程设计[3],采用倒三角截面形式,单榀拱杆件共360

根,且设计时考虑屋面单榀拱桁架布置间距为9.0m,桁架倒三

弦沿全弧长40等分,下弦沿全弧长39等分。材料选用Q235钢,

按结构设计要求,上下弦采用φ180×12,中间腹杆采用Φ159

如图2所示。

3动力特性分析

拱桁架结构在地震作用下的动力响应情况是由其结构自身

的动力特性决定的,与地震波的选取无关。模态分析主要用于

确定结构自身的动力特性,如固有频率和各阶振型。结构的动

力特性不仅能反映出结构本身整体刚度的大小和分配的均匀程

度,也是结构动力设计中最重要的参数和其他各类动力学设计

的基础。

本文通过ANSYS有限元软件采用分块兰索斯法进行模态分

析,计算模态数取10,表1列出了这10阶模态的自振频率和

振型特征。图3是结构的代表振型。

从表1和图3可以得出,大跨度拱桁架结构的结构模态特

征为:

(1)该结构频谱比较密集,动力特性比较复杂[4]。

(2)由结构前3阶振型可以看出,结构以平面振动为主,

结构布置合理。

(3)竖向振型出现在前3振型中,可见结构竖向振动贡献

较大,竖向刚度较差,所以设计时对拱结构必须考虑竖向地震

作用的影响。

4计算结果分析

本文采用时程分析方法分析结构在水平和竖向地震波作用

下的多遇地震下响应。考虑阻尼影响,对结构同时考虑水平向

和竖向的地震响应进行了研究。分析中不再考虑面外影响。

从图4中可以看出,上下弦杆轴力对称分布,上弦杆最大

轴力出现在支座处和跨中位置,在1/4处和4/3处最小;下弦杆

最大轴力出现在1/4处和4/3处,最小值支座处和跨中位置。

可见,拱桁架支座处、跨中位置及1/4处和4/3处为整个结构

的薄弱部位,工程设计中应引起足够的重视,采取必要的措施

予以加强。

5结论

通过对大跨度拱桁架的地震作用时程分析,可得出以下结

论:

(1)大跨度钢管拱桁架结构自振频率适中,该结构频谱比

较密集,动力特性比较复杂,结构前3阶振型主要为平面内振

型,符合此拱桁架一般受力规律,表明结构设计合理且具有良

好的抗震性能。竖向振型出现在前3振型中,可见结构竖向振

动贡献较大,竖向刚度较差,所以设计时对拱结构必须考虑竖

向地震作用的影响。

(2)结构在地震作用下,上弦杆最大轴力出现在支座处和

跨中位置,在1/4处和4/3处最小;下弦杆最大轴力出现在1/4

处和4/3处,最小值支座处和跨中位置。可见,拱桁架支座处、

跨中位置及1/4处和4/3处为整个结构的薄弱部位,工程设计

中应引起足够的重视,采取必要的措施予以加强。

参考文献

同济大学出版社,2004

[2]JGJ7-2003空间网格结构技术规程

[3]蓝天,张毅刚.大跨度屋盖结构抗震设计.北京:中国建

筑工业出版社,2000

大跨度拱结构第2篇

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铁路大跨度钢管拱桥,由于其跨度大,外观美观,在铁路建设

中较为常用.但系杆拱拱肋混凝土的倒注施工由于施工难度大,

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