三角形立体管桁架稳定性分析与相关参数取值研究

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三角形立体管桁架结构具有造型美观、制造安装方便、结构刚度大、整体性好、经济效果好等特点,在工程中得到越来越广泛的应用。它类似于平面钢桁架,属于单向受力构件,又是格构式受力构件,其整体稳定和弦杆稳定尚待深入研究。   本文推导了立体管桁架结构等效为梁构件时等效刚度的计算公式,以及等效后构件在均布荷载作用下跨中极限弯矩计算公式。并利用有限元法,对三角形立体管桁架进行特征值屈曲分析和考虑初始缺陷的非线性屈曲分析,研究高跨比、宽高比等因素对三角形立体管桁架整体稳定的影响以及弦杆节间长度回转半径比、内力差等对三角形立体管桁架下弦杆计算长度的影响,主要成果如下:   (1)宽高比是影响结构整体破坏形式的关键因素,宽高比越大水平面内抗弯刚度越大,抗扭刚度也增大,稳定承载能力越大。但宽高比也同时影响立体管桁架的整体性,虽然提高宽高比,可以提高结构的抗扭刚度,但宽高比太大可能导致整体性变差,极限承载能力反而降低。   (2)当三角形立体管桁架下弦杆受压时,无论面外支撑情况如何,均不发生整体的失稳,只发生弦杆的失稳。只要能保证受压弦杆的不失稳,立体管桁架结构均不会发生稳定破坏。   (3)侧桁架之间夹角大小对受压弦杆稳定承载力没有影响;弦杆由于内力差存在一定的相互约束作用,但约束作用很小,可以忽略不计。   (4)节间长度回转半径比λj和腹杆弦杆线刚度比Kf/Kx是影响立体管桁架结构弦杆稳定的最主要因素。λj越大,计算长度系数越小;Kf/Kx越大,计算长度系数越小。不论λj和Kf/KX的取值如何,计算长度系数均大于1,并拟合了计算长度系数关于λj和Kf/Kx的计算公式。
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