支座及下部刚度对金属波纹拱受力性能影响的研究

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金属拱型波纹屋盖结构是一种新型的金属拱型薄壳结构。于二十世纪八十年代末引进我国,由于其具有诸多优点,目前已得到广泛地应用,并且具有极强的生命力和发展前景。然而目前国内外对这种结构的研究并不成熟和完善,没有相应完备的专用技术规程,极大阻碍了其在我国实际工程中的推广应用。金属拱型波纹屋顶结构属于冷弯薄壁构件,稳定问题是影响其承载能力的关键因素,而且冷弯薄壁构件对初始缺陷、边界条件相当敏感,这些都值得进一步的研究。 众所周知,实际工程中波纹拱两端的直边支座处于铰支和固支之间,属一弹性支座,其弹性刚度是变化的,支座刚度与波纹拱结构受力性能及稳定承载力之间的关系是一个非常值得研究的课题。同时,拱型屋盖一般是通过边梁支承在柱子上,由于柱顶产生位移(尤其是水平位移),支承在柱子上的拱型屋盖的承载力较固定支座的拱型屋盖有所降低。柱子的抗弯刚度对屋盖结构的受力性能及稳定承载力亦有着较大影响。 本文以W666金属拱型波纹屋顶为研究对象,沿用王小平博士的简化计算模型,对18m、30m跨波纹拱两端不同支座形式(铰支、固支和弹性支座)分别利用有限元计算程序SAP93进行计算分析,研究波纹拱在不同跨度,不同支座形式下,不同外荷载作用时对该结构受力性能及稳定承载力的影响,同时分析下部支承钢柱、钢筋混凝土柱的刚度变化体现为允许支座位移的大小与结构受力性能及稳定承载力之间的关系。
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