輻射狀平面桁架一支撐體系鋼屋蓋整體穩定性分析

摘要：整體穩定是大跨度空間鋼結構設計的控制因素之。本文以某體育館鋼屋蓋為例，分析了軸向受力機制的起拱輻射狀平面桁架一支撐體系鋼屋蓋線性整體穩定性能，并進行了考慮幾何非線性、材料非線性和初始缺陷的非線性穩定分析。結果表明，本結構體系具有良好的整體穩定性能。

關鍵詞：整體穩定；幾何非線性；材料非線性；初始缺陷

中圖分類號：TU393

文獻標識碼：B

文章編號：1008-0422(2011)02-0068-02

1 結構體系介紹

某體育館外輪廓為圓形，其鋼結構部分由屋頂起拱輻射狀平面桁架一支撐體系(圖1)與單層折板形空間網格結構(圖2)兩部分組成。屋頂鋼結構的36榀主桁架端部支撐在36根鋼管土疊合柱上，直徑為88m；單層折板型空間網格結構上端支撐于屋頂鋼結構體系，下端支撐于地面，36處柱腳圍成圓形，直徑為104.8m。體育館鋼結構整體模型圖如圖3所示。圖4給出屋頂鋼結構主桁架示意圖，主桁架跨度為88米，起拱矢高為2.1m。

2 計算模型及方法

結構整體穩定性分析采用ANSYS通用有限元分析軟件。建立模型時，弦桿及其他鋼結構件采用beam188單元，腹桿等鉸接構件采用beam44單元模擬，桁架腹桿釋放節點旋轉自由度；考慮材料為彈性或彈塑性，彈塑性極限承載力分析時采用雙線性彈塑性模型。考慮結構幾何非線性，求解用Newfon—Rophson方法對結構進行迭代求解。

在網殼技術規程中要求在結構中考慮初始缺陷為最大跨度的1／300時，結構的非線性屈曲因子至少達到5。本工程中，運用ANSYS軟件分析當對主體鋼結構按照以下兩種模式加載，對結構進行非線性分析，求出單層網殼非線性因子。……