亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        某體育館張弦梁結(jié)構(gòu)屋蓋設(shè)計(jì)

        2021-03-27 06:25:08姚開明戚向明
        結(jié)構(gòu)工程師 2021年1期
        關(guān)鍵詞:活荷載標(biāo)準(zhǔn)值屈曲

        朱 奇 姚開明 戚向明

        (浙江綠城建筑設(shè)計(jì)有限公司,杭州310007)

        0 引 言

        張弦梁結(jié)構(gòu)是一種半剛性結(jié)構(gòu),其通過在下弦桿施加初張力讓上弦桿產(chǎn)生反拱,從而減小荷載作用下結(jié)構(gòu)的撓度;同時(shí)上下弦桿之間的撐桿相當(dāng)于上弦桿的彈性支撐,使得上弦桿的彎矩較小。此外上弦與下弦桿的軸力是一對(duì)平衡的力,不會(huì)對(duì)支座產(chǎn)生額外的水平推力,整個(gè)結(jié)構(gòu)形成了一個(gè)自平衡體系[1]。張弦梁面外的穩(wěn)定性通過屋面檁條和縱向支撐構(gòu)件來保證[2]。

        圖1 張弦梁結(jié)構(gòu)Fig.1 Beam string structure

        1 工程概況

        某學(xué)校體育館上方屋蓋采用張弦梁結(jié)構(gòu),主體鋼結(jié)構(gòu)共包括7 榀張弦梁,跨度32.8 m,柱距8.4 m,為提高屋面整體穩(wěn)定性,上弦平面設(shè)置水平系桿。張弦梁為雙鋼管梁單索體系,上弦為φ245 mm×18 mm 的弧形雙鋼管梁,下弦設(shè)置一根LS-ZnAl-1670-7.0-55 的平行鋼絲束,撐桿尺寸102×6,除拉索外,其他鋼構(gòu)件均采用Q355B 級(jí)鋼。張弦梁結(jié)構(gòu)平面和立面如圖2 所示,計(jì)算模型如圖3所示。

        圖2 張弦梁結(jié)構(gòu)布置圖(單位:mm)Fig.2 Layout of beam string structure(Unit:mm)

        圖3 計(jì)算模型Fig.3 Calculation model

        2 理論分析

        2.1 張弦梁曲線確定

        確定合理的張弦梁曲線是結(jié)構(gòu)建模計(jì)算的第一步,國內(nèi)許多工程均采用迭代法進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張弦梁結(jié)構(gòu)的形態(tài)分析及張拉力的確定[3-5]。本文通過理論推導(dǎo)得到張弦梁的曲線形狀和初張力。

        屋面結(jié)構(gòu)在自重和屋面恒載作用下結(jié)構(gòu)會(huì)下?lián)?,通過在下弦中施加預(yù)應(yīng)力,使得上弦桿產(chǎn)生反拱,合理的張弦梁曲線可以使得二者變形正好抵消讓結(jié)構(gòu)張拉完成后,恒載作用下基本沒有變形。

        截取半邊張弦梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,如圖4 所示。張弦梁跨中矢高為h3+ h5,張弦梁的跨度L為2(L1+L2+L3),下弦桿的初張力為T。

        圖4 半跨張弦梁分析示意圖Fig.4 Schematic diagram of half-span beam string structure

        上下弦桿采用折線,在轉(zhuǎn)折點(diǎn)位置左右弦桿內(nèi)力的合力均會(huì)產(chǎn)生向上的分力,該分力提供上弦桿的支承力。為使得上弦桿在撐桿位置豎向位移為0,該支承力需等于等效多跨連續(xù)梁(受均布荷載,上下弦桿承擔(dān)的均布荷載為q2、q1)在此處的支座反力。選取撐桿1位置進(jìn)行分析。

        圖5 撐桿1位置受力分析Fig.5 Force analysis at position of bracing 1

        對(duì)于一般情況,張弦梁的跨度遠(yuǎn)大于張弦梁跨中的矢高,則h1<<L1,因而可以近似的認(rèn)為:

        式中,λ1為等效多跨連續(xù)梁相應(yīng)支座的反力系數(shù)。

        根據(jù)式(1)、式(2)可得:

        同理對(duì)于撐桿2、撐桿3位置進(jìn)行分析可得:

        式中,λ2、λ3含義與λ1類似。

        結(jié)合式(3)、式(4)、式(5)可得:

        根據(jù)式(6)、式(7)即可得到下弦桿的曲線形狀,同理對(duì)上弦桿進(jìn)行類似分析得到上弦桿的曲線形狀。對(duì)于其他跨數(shù)分布的張弦梁亦可類似分析得到合理的張弦梁曲線形狀。

        2.2 初張力確定

        對(duì)撐桿1位置上弦桿進(jìn)行類似分析可得:

        由于上下弦桿的軸力是一對(duì)平衡,則有N=T,結(jié)合式(3)可得:

        令Q=q2+q1(等效連續(xù)梁的均布荷載),可得:

        根據(jù)式(10)可以得到下弦桿的初張力。表1給出了幾種常見腹桿分布情況下的h1、h2、λ1的數(shù)值,根據(jù)表1 即可得出相應(yīng)的張弦梁曲線和預(yù)張力。

        表1 常見腹桿分布的h1、h2、λ1Table 1 h1,h2,λ1 Values for common distributions of web members

        2.3 誤差分析

        進(jìn)一步驗(yàn)證理論分析結(jié)果,采用SAP2000 進(jìn)行模型分析。模型中上弦桿、腹桿采用Q345的鋼管。對(duì)下弦桿采用降溫法進(jìn)行張拉,張拉完成后腹桿1 位置豎向位移為0,腹桿2、腹桿3 位置豎向位移Δ2、Δ3,軟件計(jì)算得到初張力為T1,根據(jù)式(10)理論計(jì)算得到初張力為T0,結(jié)果對(duì)比如表2所示。

        表2 SAP2000計(jì)算結(jié)果與理論解對(duì)比Table 2 Comparison between SAP2000 results and theoretical solutions

        根據(jù)表3 可知,不同跨度的張弦梁SAP2000的計(jì)算結(jié)果與根據(jù)式(10)求出的初張力結(jié)果相比誤差在5%以內(nèi),且腹桿處的位移很小,說明上述理論推導(dǎo)求解得出的結(jié)果是符合真實(shí)情況的,能夠滿足一般工程的需要。

        3 計(jì)算結(jié)果分析

        根據(jù)上述理論分析得到的張弦梁的曲線建立整體分析模型,進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)。根據(jù)上述公式(10)計(jì)算得到該張弦梁的預(yù)張力為385 kN,經(jīng)SAP2000 計(jì)算得到的預(yù)張力為392.7 kN,二者相差1.85%。

        3.1 屈曲分析

        由于本屋蓋較輕,在風(fēng)吸荷載作用下,張弦梁的下弦拉桿可能會(huì)受壓而退出工作,經(jīng)計(jì)算得到結(jié)構(gòu)在滿跨均布風(fēng)吸荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的彈性屈曲因子為1.93,屈曲模態(tài)為下弦桿的壓曲,如圖6所示。結(jié)構(gòu)在半跨均布風(fēng)吸荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的彈性屈曲因子為3.54,屈曲模態(tài)為下弦桿的壓曲,如圖7 所示,該結(jié)構(gòu)對(duì)于半跨風(fēng)吸荷載作用不敏感。

        圖6 滿跨均布風(fēng)吸荷載作用下的彈性屈曲Fig.6 Elastic buckling under full-span uniform wind suction load

        圖7 半跨均布風(fēng)吸荷載作用下的彈性屈曲Fig.7 Elastic buckling under half-span uniform wind suction load

        上弦桿在平面內(nèi)由腹桿提供支撐,平面外由橫向系桿提供支撐,屋面為不上人屋面活荷載較小。因此上弦桿在活荷載作用下彈性屈曲因子較大,經(jīng)過計(jì)算得到上弦桿在滿跨均布活載作用下的彈性屈曲因子為61.8,屈曲模態(tài)為上弦桿的壓曲,屈曲模態(tài)如圖8 所示。上弦桿在半跨均布活載作用下的彈性屈曲因子為69.3,屈曲模態(tài)為上弦桿的側(cè)向壓曲,屈曲模態(tài)如圖9所示。

        圖8 滿布活荷載作用下的彈性屈曲Fig.8 Elastic buckling under full-span uniform live load

        3.2 極限承載力分析

        圖9 半跨活荷載作用下的彈性屈曲Fig.9 Elastic buckling under half-span uniform live load

        本工程張弦梁兩端采用球形鋼支座與主體結(jié)構(gòu)相連,一端為固定支座,一端為滑動(dòng)支座。為了防止張弦梁跌落需要對(duì)滑動(dòng)端的位移進(jìn)行限制。分析表明結(jié)構(gòu)在初始狀態(tài)進(jìn)行初張拉后,張弦梁上弦桿中彎矩較?。ㄈ鐖D10 所示,最大彎矩43 kN·m),張弦梁滑動(dòng)端的水平位移僅為-2 mm。結(jié)構(gòu)在恒載+1.5倍滿布風(fēng)吸荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下滑動(dòng)端水平位移為-17 mm。結(jié)構(gòu)在1.3 倍恒載+1.5倍滿布活載作用下,支座的水平位移為13 mm。綜合考慮滑動(dòng)端水平位移限值為±50 mm。

        圖10 初張拉后上弦桿彎矩圖Fig.10 Bending moment of top chord after initial stretching

        為了研究整個(gè)結(jié)構(gòu)的極限承載力,需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行荷載-位移全過程跟蹤分析。對(duì)于支座的模擬采用SAP2000 中的hook 連接單元,該單元的非線性力-變形關(guān)系如下:

        式中:k為彈簧常數(shù);open為初始縫寬。

        張弦梁結(jié)構(gòu)在風(fēng)吸荷載作用下,各弦桿的軸力-荷載曲線如圖11所示,張弦梁滑動(dòng)端的荷載-位移曲線如圖12 所示,支座水平反力如圖13 所示,上弦桿中彎矩如圖14所示。

        結(jié)合圖11、圖12 可知,在0-A 階段,滑動(dòng)端支座的水平位移逐漸增大,兩根上弦桿合力逐漸減小,下弦桿拉力減小,三者成線性關(guān)系。在1.6 倍風(fēng)吸荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下,下弦桿拉力減為0 而退出工作,此時(shí)豎向的恒載正好與風(fēng)吸荷載抵消。在1.0倍風(fēng)吸荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下,張弦梁的跨中豎向向上位移為0.070 m(1/460)。

        在A-B 階段,滑動(dòng)端的位移逐漸增加至其限制位移50mm,此過程上弦桿的合軸力變化不大,主要靠上弦桿受彎來承受增加的風(fēng)荷載,如圖14所示。

        圖11 風(fēng)吸荷載作用下荷載-軸力曲線Fig.11 Load-axial force curve under wind suction load

        圖12 風(fēng)吸荷載作用下滑動(dòng)端荷載—位移曲線Fig.12 Load-displacement curve for sliding end under wind suction load

        在B-C 階段,滑動(dòng)端的位移達(dá)到其限值,使得上弦桿的軸向位移受限制,因而上弦桿的軸拉力迅速增大,此時(shí)上弦桿靠軸拉力的水平分力來抵抗增加的風(fēng)荷載,此過程彎矩變化不大。從B點(diǎn)開始,支座的水平變形受限,支座出現(xiàn)水平拉力,此時(shí)對(duì)應(yīng)1.8倍風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值。此外支座設(shè)計(jì)水平力限值為200 kN,由圖13可知,對(duì)應(yīng)2.3倍風(fēng)吸荷載標(biāo)準(zhǔn)值,因此可認(rèn)為,該結(jié)構(gòu)最大能承受2.3倍風(fēng)吸荷載標(biāo)準(zhǔn)值,此時(shí)張弦梁跨中的豎向位移為0.306 m(1/100)。

        圖13 風(fēng)吸荷載作用下荷載-支座反力曲線Fig.13 Load-support reaction curve under wind suction load

        圖14 風(fēng)吸荷載作用下上弦桿荷載-彎矩曲線Fig.14 Load-bending moment curve for top chord under wind suction load

        張弦梁結(jié)構(gòu)在1.3 倍恒載+n 活荷載作用下,各弦桿的軸力—荷載曲線如圖15 所示,張弦梁滑動(dòng)端的荷載—位移曲線如圖16所示。

        圖15 活荷載作用下荷載-軸力曲線Fig.15 Load-axial force curve under live load

        圖16 活荷載作用下滑動(dòng)端荷載-位移曲線Fig.16 Load-displacement curve for sliding end under live load

        根據(jù)圖15 可知隨著活荷載增大上弦桿合力逐漸增大,下弦桿拉力逐漸增大,三者接近線性關(guān)系。根據(jù)圖16,滑動(dòng)端支座的水平位移隨著活荷載增加而增大,二者為非線性關(guān)系。作用12 倍活載標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)張弦梁跨中豎向位移為22 mm(1/1490),滑動(dòng)端水平位移為45 mm,亦未達(dá)到支座位移限值50 mm,此時(shí)張弦梁上弦桿未進(jìn)入塑性,張弦梁之間的水平系桿部分進(jìn)入塑性,塑性鉸分布如圖17所示。

        圖17 1.3恒+12活荷載作用下塑性鉸分布圖Fig.17 Distribution of plastic hinges under 1.3 dead load+12 live load combination

        3.3 節(jié)點(diǎn)分析

        上弦桿與下弦桿相交處,由于受力復(fù)雜,需要進(jìn)行節(jié)點(diǎn)分析,采用有限元軟件建立分析模型。模型采用4 結(jié)點(diǎn)殼單元,材料選用理想彈塑性模型,彈性模量取為2.06×105MPa,屈服強(qiáng)度取為335 MPa,一般部位單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格的尺寸為0.02/m,構(gòu)件的約束條件如圖18 所示。兩上弦桿遠(yuǎn)端約束,下弦桿銷軸孔處施加1.3恒載+1.5活載工況下下弦桿的拉力,支座端位置施加向上的支座反力。

        圖18 節(jié)點(diǎn)有限元分析模型Fig.18 Finite element analysis model of joint

        對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行屈曲分析得到其一階彈性屈曲因子為16.7,屈曲模態(tài)如圖19 所示,為平面內(nèi)屈曲。

        圖19 節(jié)點(diǎn)一階屈曲模態(tài)Fig.19 1st buckling mode of joint

        對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行極限承載力分析,在設(shè)計(jì)荷載作用下,節(jié)點(diǎn)的Mises應(yīng)力分布如圖20所示。

        根據(jù)圖20 可知,在設(shè)計(jì)荷載作用下,節(jié)點(diǎn)區(qū)最大應(yīng)力為150 MPa,節(jié)點(diǎn)區(qū)處于彈性狀態(tài),節(jié)點(diǎn)區(qū)應(yīng)力最大處為下弦桿銷軸孔位置。節(jié)點(diǎn)滿足設(shè)計(jì)荷載作用下的承載能力要求。

        4 結(jié) 論

        本文通過理論推導(dǎo),得到張弦梁結(jié)構(gòu)的曲線形狀及下弦桿的初張力大小,這種曲線形狀可以使得張弦梁在初張拉后,恒載作用下的豎向位移接近零。

        對(duì)張弦梁屋蓋進(jìn)行了屈曲分析及極限承載力分析表明:結(jié)構(gòu)在恒載+滿布1.6 倍風(fēng)吸荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下,下弦桿壓曲;結(jié)構(gòu)在恒載+滿布2.3 倍風(fēng)吸荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下支座水平力達(dá)到設(shè)計(jì)限值;結(jié)構(gòu)在1.3 恒載+12 活載作用下,張弦梁之間的水平系桿部分進(jìn)入塑性。

        節(jié)點(diǎn)分析表明,在設(shè)計(jì)荷載作用下,節(jié)點(diǎn)區(qū)最大應(yīng)力為150 MPa,節(jié)點(diǎn)區(qū)處于彈性狀態(tài),節(jié)點(diǎn)區(qū)應(yīng)力最大處為下弦桿銷軸孔位置。

        猜你喜歡
        活荷載標(biāo)準(zhǔn)值屈曲
        15個(gè)健康“硬指標(biāo)”
        活荷載
        北方建筑(2022年2期)2022-11-21 14:57:16
        壓電薄膜連接器脫離屈曲研究
        鈦合金耐壓殼在碰撞下的動(dòng)力屈曲數(shù)值模擬
        政府綜合財(cái)務(wù)報(bào)告分析指標(biāo)體系問題研究
        加勁鋼板在荷載作用下的屈曲模式分析
        山西建筑(2019年10期)2019-04-01 10:55:34
        火電廠主廠房活荷載折減系數(shù)取用分析
        基于《企業(yè)績效評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值》的醫(yī)藥全行業(yè)績效評(píng)價(jià)及預(yù)測
        PKPM關(guān)于梁側(cè)面水平荷載及活荷載最不利布置的計(jì)算結(jié)果分析與思考
        河南建材(2014年5期)2014-03-20 03:29:58
        淺談研發(fā)廠房樓面均布活荷載及可變荷載地震組合值系數(shù)的取值
        国产性虐视频在线观看| 9久久精品视香蕉蕉| 青青草免费高清视频在线观看| 成人性生交大片免费看l| 美国少妇性xxxx另类| 中文字幕人妻丝袜乱一区三区 | 一色桃子中文字幕人妻熟女作品| 欧美日韩亚洲国产精品| 精品国产一区二区三区久久女人| 国产精品亚洲在线播放| 婷婷五月深深久久精品| 性xxxx视频播放免费| 精品一区二区三区久久久| 亚洲一区免费视频看看| 国产极品视觉盛宴| 色悠久久久久综合欧美99| 污污污国产免费网站| 成av人大片免费看的网站| 把女的下面扒开添视频| 国产精品亚洲五月天高清| 厕所极品偷拍一区二区三区视频| 中文字幕亚洲视频一区| 亚洲欧美精品suv| 一级片麻豆| 日本老熟女一区二区三区| 日本熟妇人妻xxxx| 精品无码专区久久久水蜜桃| 国产亚洲曝欧美不卡精品| 少妇高潮久久蜜柚av| 97人妻精品一区二区三区 | 中文字幕高清不卡视频二区| 国产色在线 | 亚洲| 五月天国产精品| 91久久国产露脸国语对白| 玩弄少妇人妻中文字幕| 色老汉免费网站免费视频| 日韩在线精品视频观看| 97人妻人人揉人人躁九色| 亚洲av第一页国产精品| 小13箩利洗澡无码免费视频| 麻豆人妻性色av专区0000|