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门式钢架结构力学性能

2018/06/1987 作者:佚名
导读: 索支承大跨度门式刚架的力学性能与一般预应力结构一样预应力调整了刚架梁、柱受力状态,降低了外荷载作用下的内力峰值和刚架梁的跨中挠度,从而使预应力刚架比普通刚架的内力和变形有大幅度下降,提高了刚架的承载力、增大了结构刚度。从刚架梁柱节点和梁跨中弯矩在受力全过程三个阶段的变化(图7)不难看出索支承刚架三个阶段的受力就是加载--卸载--再加载的过程。索支撑门式刚架除了具有传统预应力结构增强结构刚度、

索支承大跨度门式刚架的力学性能与一般预应力结构一样预应力调整了刚架梁、柱受力状态,降低了外荷载作用下的内力峰值和刚架梁的跨中挠度,从而使预应力刚架比普通刚架的内力和变形有大幅度下降,提高了刚架的承载力、增大了结构刚度。从刚架梁柱节点和梁跨中弯矩在受力全过程三个阶段的变化(图7)不难看出索支承刚架三个阶段的受力就是加载--卸载--再加载的过程。

索支撑门式刚架除了具有传统预应力结构增强结构刚度、降低柱顶弯矩及柱脚反力(柱脚弯矩为零)的优点外,还具有一些自身的特点:

(1) 较传统预应力门式刚架预应力效果更明显、具有更大的承载能力 施加预应力后,不难从刚架内力图(图3)上看出,不仅钢拉索对柱顶产生向内的拉力,同时与传统预应力结构比较撑竿还对刚架产生向上的顶力。向上的顶力能够抵消很大一部分竖向外荷载,因此施加了预应力后的索支撑门式刚架承受外荷载后,梁柱中最终弯矩减小甚至反号。 预应力钢索和撑竿的内力随着外荷载的施加而变化(图8和图9),在起控制作用的竖向荷载作用下钢索和撑竿的内力有显著增加,对整个刚架承受更大的外荷载起到很大作用。

(2) 较传统预应力门式刚架结构具有更大的结构刚度 拉索不仅仅给结构施加了预应力,而且成为刚架横梁的下弦杆,无疑较传统采用的紧贴刚架梁下弦布置预应力索的方式具有更大的结构刚度。此外,在竖向荷载作用下,索支承刚架的撑竿和钢拉索分别对刚架梁和柱起到弹性支撑的作用,增强了刚架特别是梁的刚度。

(3)避免刚架梁在平面内失稳 对于一般屋面坡度较小的实腹刚架来说,刚架横梁的轴向力较小,所以设计时不需验算横梁的平面内稳定承载力,而横梁的平面外的稳定性则靠檩条和隅撑来保证。预应力门式刚架中的横梁面外稳定性同样靠檩条和隅撑来保证,但其面内的力学性能与一般刚架不同。因为拉索中的预拉力在使刚架梁产生上拱变形的同时,还给斜梁施加了一个较大的轴向压力,这样斜梁就成为一个典型的压弯构件,其稳定问题不容忽视。而索支承门式刚架结构则很好的解决了这一问题:索支承结构中的拉索通过竖撑竿杆不仅给刚架施加了预应力,而且竖杆端部也成为了刚架梁在刚架平面内的一个弹性支承点,这样刚架横梁在平面内的稳定计算长度便可大为折减。布置若干个这样的竖杆便可保证了刚架梁平面内的稳定性[2]。

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