大跨度方钢管空间桁架结构的稳定性分析
大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析
大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析大跨度钢结构空间管桁架是一种常用的结构形式，其主要特点是具有较好的刚度和轻质化特性，适用于大跨度建筑物的结构设计。
以下是大跨度钢结构空间管桁架设计的要点分析。
1. 结构形式选择：大跨度钢结构空间管桁架的结构形式可分为平面桁架和空间桁架两种。
平面桁架适用于跨度较短的建筑结构，空间桁架则适用于大跨度建筑结构。
根据具体的使用要求和工程条件选取合适的结构形式。
2. 载荷分析：在进行大跨度钢结构空间管桁架设计时，首先需要进行载荷分析。
根据建筑物的功能和使用要求确定各种荷载，包括自重、活载、风载、温度变形等荷载。
同时需要考虑荷载组合，并按照相应的规范计算各种荷载的作用。
3. 杆件参数设计：大跨度钢结构空间管桁架的主要构件为钢管，在设计过程中需要确定钢管的参数，包括材料强度、截面尺寸、连接方式等。
根据结构的荷载和刚度要求，计算确定合适的钢管参数。
4. 连接节点设计：连接节点是大跨度钢结构空间管桁架的重要组成部分，直接影响着整个结构的安全性和稳定性。
节点设计需考虑节点形式、连接方式、节点强度等因素，并满足相应的规范要求。
常用的连接方式包括焊接、螺栓连接等。
5. 稳定性分析：大跨度钢结构空间管桁架在受到荷载作用时，需要保证整个结构的稳定性。
稳定性分析包括整体稳定性和局部稳定性两个方面，需要对结构进行弹性稳定和极限强度的计算和分析。
同时还需要考虑结构在施工过程中的临时稳定性。
6. 防腐保护：钢结构在使用过程中容易发生腐蚀，特别是在大跨度钢结构空间管桁架中，经常受到大气和湿度的影响。
在设计过程中需要考虑钢结构的防腐保护措施，包括防腐涂料、防锈涂料、防腐处理等。
7. 施工和拆除：大跨度钢结构空间管桁架的施工和拆除略复杂，需要考虑结构的拼装工艺和施工顺序。
设计时需要考虑结构的可拆性和可重复利用性，以方便后期的维修和改造。
大跨度空间桁架结构吊装施工技术分析
大跨度空间桁架结构吊装施工技术分析1. 引言1.1 研究背景在现代建筑工程中，大跨度空间桁架结构被广泛应用于体育馆、会展中心、机场等大型建筑中。
这种结构具有跨度大、自重轻、空间利用率高的特点，能够满足大空间覆盖的需求，提供了更为灵活多样的建筑设计方案。
由于大跨度空间桁架结构的建造和吊装存在较高的技术难度和风险，因此对吊装施工技术进行深入研究和分析具有重要意义。
随着我国大型建筑工程的不断发展和建设规模的日益扩大，大跨度空间桁架结构的应用也越来越广泛。
在实际工程中，由于各种复杂因素的影响，吊装施工往往成为工程施工中的难点和重点。
对大跨度空间桁架结构的吊装施工技术进行深入研究和分析，既有助于总结经验，提高施工效率，又能够有效降低工程风险，保障施工安全。
本文旨在通过对大跨度空间桁架结构的吊装施工技术进行分析，探讨其设计原则和要求，总结吊装工艺流程，提出相关安全措施，以期为工程实践提供参考和借鉴。
1.2 研究目的研究目的是为了探究大跨度空间桁架结构吊装施工技术的相关问题，深入分析吊装过程中可能出现的挑战和难点，寻找解决方案和改进措施，提高施工效率和质量，确保施工安全。
通过对吊装施工技术进行系统研究和分析，可以为相关领域的工程师和施工人员提供参考和借鉴，推动大跨度空间桁架结构的施工工艺不断完善和发展。
通过这一研究，还可以促进国内相关产业的技术进步和创新，提高我国在大跨度空间桁架结构领域的竞争力，为我国建筑行业的发展做出贡献。
是本论文的重要组成部分，对于全面了解大跨度空间桁架结构吊装施工技术以及未来研究方向具有重要意义。
1.3 研究意义大跨度空间桁架结构是一种具有较大跨度、较高荷载承载能力和较小自重的结构形式，广泛应用于体育馆、展览馆、大型工业厂房等建筑领域。
随着建筑技术的发展和人们对建筑美学的追求，大跨度空间桁架结构在现代建筑中得到了越来越广泛的应用。
研究大跨度空间桁架结构吊装施工技术的意义在于提高建筑施工的效率和质量，保障施工安全，推动建筑行业的发展。
大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析
大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析大跨度钢结构空间管桁架是一种常用的结构形式，它具有轻质、高强、刚度好、施工周期短等优点，广泛应用于航空、体育馆、展览馆等大跨度结构中。
本文将对大跨度钢结构空间管桁架的设计要点进行分析。
一、选择合适的钢管材料和型号钢管材料的选择对于大跨度钢结构空间管桁架的设计非常重要。
一般情况下，常用的钢管材料有Q235B和Q345B两种，Q235B钢管强度适中，成本较低；Q345B钢管强度高，耐候性好。
在具体选择时，需要根据实际情况（如荷载大小、跨度等）进行合理选择。
二、确定合理的结构形式和节点连接方式大跨度钢结构空间管桁架的结构形式多样，常见的有层叠式和平行式两种。
在选择结构形式时，需要考虑荷载大小、工期、施工条件等因素，确保结构的稳定性和安全性。
在节点连接方式的选择上，一般采用螺栓连接和焊接连接两种方式。
螺栓连接常用于易拆卸的节点，焊接连接适用于固定节点。
三、考虑荷载特点和荷载组合在大跨度钢结构空间管桁架的设计中，荷载特点和荷载组合是关键因素之一。
荷载特点包括静荷载和动荷载，静荷载一般是指自重、雪载、风压等静止荷载，动荷载则包括人员活动、设备振动等动态荷载。
荷载组合则是指不同荷载之间的组合概率和作用方式，需要根据实际情况进行合理组合和计算。
四、进行整体稳定和局部稳定分析在大跨度钢结构空间管桁架的设计中，整体稳定和局部稳定都是非常重要的。
整体稳定是指结构在整体受力下的稳定性，需要通过强度计算和位移计算等方法进行分析。
局部稳定则是指结构在局部受力下的稳定性，如节点、连接点等。
常见的局部稳定问题有屈曲、层屈等，需要通过合理的设计和加强措施进行解决。
五、考虑施工和运输限制大跨度钢结构空间管桁架的施工和运输也是需要考虑的因素。
在设计过程中，需要充分考虑施工条件和限制，如吊装设备的承载能力、现场施工空间的限制等。
在运输过程中，需要考虑各种交通工具的限制，确保结构在运输过程中不受损坏。
大跨度钢结构空间管桁架的设计要点包括选择合适的钢管材料和型号、确定合理的结构形式和节点连接方式、考虑荷载特点和荷载组合、进行整体稳定和局部稳定分析、考虑施工和运输限制等。
大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析
大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析1. 引言1.1 背景介绍钢结构在建筑领域中扮演着重要角色，其特点是强度高、承重能力强、施工速度快等优点。
随着建筑技术的不断发展，大跨度钢结构空间管桁架成为了一种常见的设计形式。
其通过管道和节点的连接形成桁架结构，具有较高的抗压和弯曲能力，适用于大跨度空间内的支撑和承载。
大跨度钢结构空间管桁架设计是一门研究工程结构的综合性科学，涉及材料力学、结构力学、工程力学等多个领域的知识。
设计者需考虑力学性能、结构稳定性、材料选择等方面的因素，以确保结构在使用过程中能够安全可靠地承受外部荷载。
钢结构空间管桁架的设计也需要考虑建筑的功能需求和美学要求，使其既能实现结构的功能，又能融入到建筑环境中。
在本研究中，我们将对大跨度钢结构空间管桁架的设计要点进行分析和探讨，包括结构形式选择、节点连接设计、梁柱设计和稳定性分析等方面。
通过对这些要点的深入研究和分析，希望能够为工程设计者提供一定的参考和指导，促进大跨度钢结构空间管桁架的应用与发展。
1.2 研究目的研究目的是为了深入探讨大跨度钢结构空间管桁架设计的关键要点，从而提高设计质量和施工效率。
通过对管桁架结构形式选择、节点连接设计、梁柱设计和稳定性分析等方面进行详细分析，可以为工程师在实际项目中提供参考和指导。
研究也旨在总结经验教训，发现设计中存在的问题和不足，为今后类似工程的设计提供更好的建议和解决方案。
通过本研究的开展，可以促进大跨度钢结构空间管桁架设计技术的进步和应用，推动工程结构领域的发展，提升我国在大跨度钢结构设计领域的竞争力和声誉。
1.3 研究意义大跨度钢结构空间管桁架在现代建筑中起着至关重要的作用。
其研究意义主要体现在以下几个方面：大跨度钢结构空间管桁架设计的研究可以有效提高建筑结构的抗震性能和承载能力。
由于大跨度空间结构受到外力作用较大，必须具有较高的稳定性和抗风、抗震能力。
对其设计关键点进行分析和优化可以大幅提高整体结构的安全性。
大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析
大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析
大跨度钢结构空间管桁架是一种结构形式独特、适用范围广泛的钢结构。
它以钢管为主要构件，具有独特的设计特点和应用优势。
本文将从设计要点的角度对大跨度钢结构空间管桁架进行分析，以期加深对该结构形式的理解和应用。
大跨度钢结构空间管桁架的设计要点之一是结构稳定性。
由于大跨度结构受风荷载和自重等影响，结构稳定性是设计的重点之一。
在设计中，需充分考虑大跨度结构的整体稳定性，采取合适的措施来增强结构的抗风荷载和自重的能力。
合理设置稳定杆件和增强节点连接等均是提高结构稳定性的重要手段。
施工和安装是大跨度钢结构空间管桁架设计的重要考虑因素。
由于大跨度结构的体量和尺寸较大，因此在设计中需充分考虑结构的施工和安装性能。
需要合理设置构件的尺寸和连接方式，以便于施工和安装。
在设计中也要考虑到结构的拼装和拆卸方便性，以减少施工过程中的工期和成本。
结构的经济性也是大跨度钢结构空间管桁架设计的关键要点之一。
在设计中，需要充分考虑结构的成本和性能，选用合适的材料和构造形式，以满足结构的使用需求和减少工程投资。
还需要优化设计，减少结构的自重和构件数量，从而提高结构的经济性。
大跨度钢结构空间管桁架的设计要点涉及结构稳定性、刚度和承载力、施工和安装性能、以及经济性等多个方面。
在设计和实际应用中，需要综合考虑这些因素，并根据具体工程要求采取相应的措施，以确保结构的安全、可靠、经济和实用。
希望本文的内容能够对大跨度钢结构空间管桁架的设计和应用提供一定的参考和帮助。
大跨度单榀桁架整体提升中的上弦稳定性研究
一
２ ｏ １ ３ ・ ５ Ｂ ｕ ｉ ｌ ￣ １ ． ｉ ｎ ｇ Ｃ 。 ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ￣ Ｉ ｉ 。 ｎ ｌ ３ ９ １
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俞嫒妍： 大；
失稳 的发生 ，进而对 整个 结构产 生危 害。
受拉构 件 的长细 比不 能超过２ ０ ０ ；其他 构件 ，受压 构件 的长
细 比 不能超过 ２ ５ ０，受拉 构件 的长细 比不 能超过 ３ ５ ０ 。
在 大 跨度 单榀 桁 架整体 提升 中 ，桁 架 的上 弦 由于 受到 本 身 自重 的作 用 ，而成 为 了 受压 构件 。 大跨 度单 榀桁 架 的 跨 度 尺寸 远 大于 桁架 高 度尺 寸 ，且 桁 架平 面 外没 有 提升 吊
可行的，往往容易忽视桁架上弦平面外稳定性的问题 。若
仍 然按 照 原 有 的施工 方法进 行 提升 ，在 提 升 之初 桁 架结 构
ห้องสมุดไป่ตู้
大跨度单榀桁架整体提升在空间上无法实现桁架上弦平面 外的支座数量增加 。如果有条件增加平面外连系杆件 ，则 无需进行单榀桁架提升 ，可以将２榀或更多桁架作为整体 起提升 ，这样一未便不存在上弦失稳的问题。
大跨度单榀 桁架 整体 提升 中的 上弦稳定性研 究
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ Ｔ ｏ ｐ Ｃｈ ｏ ｒ ｄ Ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｌ Ｌ ｉ ｆ ｔ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ａ
Ｓ ｉ ｎ ｇｌ ｅ Ｌ ｏｎ ｇ — Ｓ ｐａ ｎ Ｔ ｒ ｕ ｓ ｓ
还 需要格 外 关注桁 架上弦 平面 外稳定 性 的问题 。 在 许 多类似 工 程 的施 工计 算 中 ，在校 核 了被 提升 桁 架 本 身 的强 度 以及 周 围结 构 的强度 之 后就 认 为该 施 工 方案 是
如何对桁架结构进行稳定性分析
乌迪积分15帖子20#12005-3-17 09:31请教各位大侠，在sap里面如何对桁架结构进行稳定性分析，具体如何操作啊？yxs_li积分121帖子97#22005-3-28 22:17个人以为这是个很好的话题，不知为什么没有人感兴趣。
我也是个SAP初学者，谈一些粗浅的看法，不当之处望各位高手指教。
SAP2000并不能真正解决象类似桁架结构的整体稳定问题。
对于局部构件的稳定问题则有点类似PKPM，套规范公式求应力比解决，而不是在有限元的层次上解决。
SAP2000虽有BUCKLING分析，但仍不能解决整体稳定问题。
BUCKLING分析最多只能得到一个整体稳定的理论上限值（相当于分岔屈曲中的欧拉值），而不能考虑包含了初始缺陷及材料塑性在内的极值稳定问题。
我现在也没搞明白SAP2000中的BUCKLING分析具体的作用在哪里。
我想是否顶多看一下前几阶模态是否正常，是否出现了局部稳定提前于整体稳定发生的情况以及看一个理论上的上限值（事实上这并没有意义）。
在这一点上可以对比一下SAP2000和ANSYAS, ANSYS中BUCKLING的分析结果是要继续为下面的非线性分析提供初始缺陷用的，而SAP2000却到此为止了。
因为初学，我不熟悉PUSH-OVER这样的分析，不知道PUSH-OVER是否可以解决整体稳定问题，估计也不行。
以上愚见，仅供参考。
ocean2000积分1207帖子941#32005-3-31 18:54这个问题主要分两类来讨论，bucking分析相当于我们理解中的第一类稳定，这在实际应用中可以作为参考。
真正的极值点失稳在sap中可以考虑的，根据沈教授写的网壳稳定分析中的一句话：结构的稳定性可以从荷载-位移全过程曲线中得到完整的概念。
那么我们也可以这么理解，只要sap能做出这条曲线那么就可以解决问题，于是就利用到了sap基于位移控制的非线性分析~！sap分析参考中是这么叙述的：当用户知道所期望的结构位移，但不知道施加多少荷载时，选择位移控制。
钢桁架结构稳定性分析
钢桁架结构稳定性分析钢桁架结构是一种常见的建筑结构，具有较高的强度和稳定性。
然而，在设计和施工过程中，必须对钢桁架结构的稳定性进行全面的分析，以确保其能够承受外部荷载和维持长期的结构安全。
1. 引言钢桁架结构在建筑和桥梁领域被广泛使用，因其高度稳定和较轻的自重而备受青睐。
然而，当受到外力作用时，钢桁架结构的稳定性可能会受到影响。
为了确保结构的安全性，需要对钢桁架结构的稳定性进行全面的分析。
2. 钢桁架结构的力学特性钢桁架结构采用桁架原理，通过连接各个节点和构件来形成稳定的结构。
在分析钢桁架结构的稳定性之前，首先需要了解其力学特性，包括受力分布、节点之间的连接方式和构件的材料力学性质等。
3. 稳定性分析的基本原理稳定性分析是评估结构在外力作用下是否会出现失稳或破坏的过程。
对于钢桁架结构的稳定性分析，可以采用静力学方法或有限元分析方法。
静力学方法是一种基于力的平衡和杆件刚度的简化方法，而有限元分析方法则可以更准确地模拟结构的力学特性。
4. 钢桁架结构的稳定性失效模式钢桁架结构在受力作用下可能会出现不同的稳定性失效模式，如屈曲失稳、扭曲失稳和屈服失稳等。
屈曲失稳是指结构发生整体屈曲，而扭曲失稳则是指结构在扭矩作用下发生局部扭曲。
屈服失稳是指构件的材料达到屈服极限。
5. 稳定性分析的计算方法为了评估钢桁架结构的稳定性，可以采用不同的计算方法，如强度设计法、极限状态设计法和可靠性设计法等。
强度设计法基于结构材料的强度和荷载的大小来评估结构的稳定性。
极限状态设计法和可靠性设计法则考虑到荷载变化和结构参数的不确定性。
6. 影响钢桁架结构稳定性的因素钢桁架结构的稳定性受到多种因素的影响，包括结构几何形状、材料强度、结构连接方式和荷载的大小和作用方式等。
其中，结构几何形状对结构的稳定性影响最为显著。
7. 稳定性分析的案例研究为了更好地理解钢桁架结构的稳定性分析，可以通过实际案例进行研究。
例如，可以对某个具体的钢桁架结构进行模拟计算，评估其在不同荷载作用下的稳定性，并通过结构优化设计来提高其稳定性。
空间桁架的几何稳定性_传力路线及受力敏感度分析
空间桁架的几何稳定性、传力路线及受力敏感度分析肖为民 孙连宏 柴 明(机械工业第九设计研究院 长春 130011)摘 要:从几何稳定性、传力路线、受力敏感度等多角度,对空间桁架等屋盖结构体系的受力性能进行分析,为结构选型、建模、具体设计及审图工作提供了理论上的参考。
关键词:结构 体系 自由度 约束 几何稳定性 四角锥网架 空间桁架 超静定次数 传力路线受力敏感度ANALYSIS OF THE GEOMETRIC STABILITY ,LOAD TRANSF ER PATHSAND STRESS SENSITIV ITY OF SPACE TRUSSXiao Wei min Sun Lianhong Chai Ming(MMI Planning &Engineering Institute IX Changchun 130011)Abstract :The stress performance of the space truss as a roof structural system is studied from geometric stabili ty,load transfer paths,stress sensitivi ty,in order to give theoretic references for structure model selecti ng ,modelling,detailed design or check of drawings.Keywords :s tructure sys tem degree of freedom constraint geometric stability q uadrangular pyramid grid space truss degree of statically indeterminacy load transfer paths s tress sensitivity第一作者:肖为民 男 1942年7月出生 国家一级注册结构工程师 研究员级高级工程师E-mail:weimin.xiao@收稿日期:2008-03-15空间桁架节点及杆件数量繁多,空间关系复杂,判断结构的几何稳定性相当困难,但有规律可循;对空间桁架的传力路线进行分析,有助于判断结构体系的合理性及几何稳定性;此外,对受力敏感度进行分析,更有助于评估结构体系在各种复杂和不利情况下的承受能力。
大跨度钢结构首榀桁架吊装施工及数值模拟分析
施工人员行走时挂设安全带，确保施工
安全。
4.2 首吊阶段模拟
钢桁架吊装尽量选择有水平支撑的
首榀桁架吊装刚好落位的瞬间，桁
结构单元先吊装。第一榀钢桁架梁吊装
架与钢柱进行临时固定，分析此时结构
到位后，在松钩之前，为防止钢桁架歪
的变形及应力水平。经计算，考虑结构
扭，应拉设临时缆风绳。缆风绳在吊装
础进行组合工况分析。边界条件将 6 根
行连接，固定桁架端部。
设在附近的钢柱柱脚。选用 Ф16mm 的
钢柱柱脚设置为刚结点，施工时屋架跨
缆风绳，并使用 1t 手拉葫芦拉紧。待第
中上下弦系缆风绳位置设置为弹性支
架跨中测量点的偏差，采用缆风绳调整
二榀钢桁架吊装就位后，起重机未完全
座，刚度为 150N/mm。
大跨度钢结构首榀桁架吊装施工及数值模拟分析
武
（安徽富煌钢构股份有限公司，安徽
摘
作者简介：
孙武（1989-），男，安徽六安人，毕业于安徽建
筑大学结构工程专业，硕士，助理工程师。专
业方向：结构工程。
合肥
238076）
要：一直以来，大跨度钢结构厂房建筑的屋面桁架吊装施工都是施工过程中的重难
点环节，不仅精准度要求高，受施工环境扰动也很大，首榀桁架起步单元吊装又是重中
1500 亿元。
渡。同时利用数字化监控、测量设备控
1
引言
近年来，随着国民经济的快速发展，
201A 芯片生产厂房钢结构主要由
制桁架坐标及标高，将首榀桁架安装在
屋面钢桁架、屋面檩条、下挂檩条、钢骨
预定位置，极大地提升了施工效率，同时
各种大型工业和公共建筑采用大跨度钢
方钢管桁架结构设计要点及分析
方钢管桁架结构设计要点及分析摘要：钢桁架是一种常见的结构形式，具有受力体系简单、用钢量少、轻盈跨度大等优点，常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中，工业厂房桁架杆件以H型钢、拼接角钢为主，本文通过对比分析，阐述方钢管桁架在造价方面的优势，并提供了设计方法、构造要求及连接节点，有助于设计人员对方钢管桁架结构设计的了解和运用。
关键词：方钢管桁架；设计原则；节点构造；引言：方钢管桁架与传统H型钢桁架相比，具有造型美观、制作安装方便、经济性好等特点，受到人们的青睐。
本文根据工程设计经验总结，阐述了方钢管桁架结构的设计原则、指标控制、构造要求、节点连接等内容。
1.结构优点方钢管桁架结构，是指由方形钢管做为腹杆和弦杆组成的桁架结构体系，与传统的H型钢桁架相比具有很多优越性能，主要有以下几个方面：1) 方钢管截面为空腔结构，材料绕中和轴均匀分布，截面回转半径大，能同时具有良好的抗压和抗弯扭承载能力，充分发挥材料强度，节省钢材，以某汽车厂研发车间为例，对用钢量进行对比，详见下表1.1。
2) 方钢管外表面积小，减少油漆、防腐、防火涂料费用。
3) 方钢管线性流畅，外形美观，无灰尘死角和凹槽，易于清理，适用于清洁度要求高的厂房。
2.设计原则2.1 材料方钢管选用Q235B或Q355B钢材，方钢管型号根据《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）和《建筑结构用冷弯矩形钢管》（JG/T178-2005）选用。
2.2 荷载1) 竖向荷载：屋面恒载、屋面活载、公用管线及工艺吊挂荷载、雪荷载（不与活荷载同时考虑）2) 水平荷载：风荷载3) 地震作用：水平地震作用，竖向地震作用（8度跨度超过24m，9度跨度超过18m时考虑）2.3 整体建模计算采用中国建筑科学研究院PKPM结构设计软件中SATWE模块，对结构进行三维整体建模计算（如图2.1.1所示），其中可将桁架用实腹钢梁等刚度代换，进行结构分析，得到结构周期、位移及柱配筋等相关信息。
大跨度钢结构管桁架施工技术及质量控制
大跨度钢结构管桁架施工技术及质量控制摘要：大跨度钢结构管桁架是一种重要的结构形式，它在现代建筑领域中被广泛使用。
本文以大跨钢管桁架为研究对象，对其在工程中的应用进行了探讨。
通过分析大跨度钢结构管桁架的特性和优点，明确了它在工程中的应用价值，并结合实际工程案例进行了说明，对大跨度钢结构管桁架的质量控制进行了探讨，包括材料选择、焊接工艺、检测手段等方面的内容，目的是为了提高建筑质量，确保建筑安全。
关键词：大跨度钢结构；管桁架施工；质量控制引言大跨度钢结构管桁架以其高强度、轻质、绿色和施工快速等特点，广泛应用于体育场馆、会展中心、机场终端等建设领域。
然而，大跨度钢结构管桁架的施工过程存在一定的技术难题和质量控制要求，因此需要开展相关研究，提高施工质量和工程安全性。
1.大跨度钢结构管桁架概述1.1.结构形式和特点大跨钢结构的管桁架，是以钢管为主体，以焊接、螺栓连接等方式组装而成，其结构形式多样，可以满足不同工程需求。
大跨度钢结构管桁架采用钢管作为主要构件，钢管具有轻量化的特点，与常规的混凝土和钢筋混凝土结构相比，它的重量要轻得多，可以减少对基础的要求，降低整体结构的荷载；大跨度钢结构管桁架通过焊接、螺栓连接等方式组装而成，连接点刚性好，能够承受较大的荷载，保持结构的稳定性；大跨度钢结构管桁架在设计和施工过程中，可以采用各种抗震措施，如合理布置纵向和横向支撑系统、加强节点连接等，提高结构的整体性和抗震性能，钢材的高强度和韧性使得大跨度钢结构管桁架能够更好地抵御地震力的作用，确保结构的安全性；大跨度钢结构管桁架的结构可以实现各种几何形状和空间曲线，满足不同建筑风格和美学要求，同时，可以灵活变化支撑方式，适应不同的跨度和荷载要求；大跨度钢结构管桁架采用工厂化集中加工工艺，施工过程相对快速高效。
钢材的加工和制造技术已经成熟，能够实现批量生产和标准化加工，从而提升施工效率。
1.2.应用领域和优势大跨径钢管桁架在建筑、桥梁等工程中得到了广泛的应用，其优势在于能够跨越大距离，实现大空间无柱的结构设计，它具有施工周期短，成本低等优点，适用于快速建设的工程。
结构力学的桁架的受力与稳定探究
结构力学的桁架的受力与稳定探究结构力学是研究物体在外部力作用下的受力和变形规律的学科。
而桁架是一种由组成的纵杆和连接节点构成的空间结构，广泛应用于建筑、航空航天等领域。
本文将探究桁架结构的受力和稳定性。
一、桁架结构的基本概念桁架结构由众多的杆件和节点组成，杆件通常为直线段，节点则是杆件的连接点。
其中，水平杆件称为横杆，垂直杆件称为竖杆。
在桁架结构中，杆件只受轴力作用，不受弯矩和剪力的影响。
二、桁架结构的受力分析1. 杆件内力的计算桁架结构的受力分析首先需要计算杆件的内力。
根据牛顿第三定律，桁架结构中连接在每个节点上的杆件上的力大小相等、方向相反。
利用平衡条件和受力平衡方程，可以计算出每个杆件的轴向力大小。
2. 节点受力的平衡在桁架结构中，节点是连接杆件的关键部分。
对每个节点进行受力分析，根据受力平衡条件，可以得到节点处的合力为零。
利用这个平衡条件，我们可以解算出各个杆件的内力分布情况。
三、桁架结构的稳定性分析1. 稳定性的定义桁架结构的稳定性是指结构在受到外部力作用时不产生失稳或坍塌的能力。
稳定性分析是桁架结构设计的重要一环，合理的结构稳定性可以保证结构的安全可靠。
2. 稳定性的影响因素桁架结构的稳定性受到多种因素的影响，包括节点的刚度、杆件的长度和截面尺寸、外部荷载的大小和作用方向等。
较长的杆件容易发生弯曲，导致稳定性下降，因此需要增加支撑节点或采用增加截面尺寸的方法来提高结构的稳定性。
3. 稳定性的评估方法评估桁架结构的稳定性通常采用稳定系数方法。
稳定系数表示结构在受到外力作用时的稳定程度，通常取值为0到1之间。
稳定系数越接近1，结构的稳定性越好。
通过计算各个节点的稳定系数，可以评估整个桁架结构的稳定性。
四、桁架结构的应用与发展桁架结构由于其轻质、高强度、良好的稳定性等特点，在建筑、桥梁、航空航天等领域得到广泛应用。
随着材料科学和结构设计理论的不断发展，桁架结构的设计和制造技术也在不断完善，为各行各业提供了更多的解决方案。
关于大跨度钢管桁架
关于大跨度钢管桁架空间钢管桁架结构体系是大跨空间结构中的一个重要成员。
郑州大学新校区体育馆由三组环向桁架、三组径向桁架和三组撑杆为主要构件组成，外环、外部径向桁架与中环构成结构的主要受力骨架，通过封闭外环的设计，使其形成一个受拉的环箍，限制了外部径向桁架滑动支座端的径向位移，从而减小了整个结构的竖向挠度，在此满足规范要求的同时，使结构用钢量达到最佳经济指标。
该屋盖平面的水平投影为轴对称的花瓣形，在半径约7m和15m 及外围处设置三道封闭的环桁架，沿径向设置24道空间桁架，并以环桁架为分界沿圆周方向错开布置，径向桁架被划分为外、中、内三部分。
整个结构外观简洁，轻逸，受力合理，传力直观，整体性能好。
对它进行探索有助于了解结构性能，指导设计施工，并为类似结构的应用提供依据。
1 管桁架结构概述近年来，钢管结构不仅在海洋工程、桥梁工程中得到了广泛应用，而且在工业及民用建筑中的应用日益广泛，钢管结构在我国建筑结构中的应用也越来越多，如宝钢三期工程中采用方管桁架，吉林滑冰练习馆、哈尔滨冰雪展览馆、上海“东方明珠”电视塔和长春南岭万人体育馆均采用方钢管作为主要结构构件，广州体育馆屋盖采用了方钢管和圆钢管，上海虹口体育场采用圆钢管作为屋面承力体系，成都双流机场屋盖采用了圆钢管作为主要受力构件。
在公共建筑领域，钢管结构中独特的结构形式层出不穷，如悉尼水上运动中心，美国迦登格罗芙水晶教堂；单层大空间建筑领域，除了在超级市场、货栈和仓库中继续广泛应用外，还出现了一些超大型结构，如新加坡章楦机场机库，大阪国际机场候机厅；另外还有轻型大跨结构，如人行天桥和起重机结构；其他特殊用途的结构，如天线桅杆和航天发射架等。
2001年建成的建筑面积7250的北京植物园展览温室是国内首次采用相贯节点的曲线钢管桁架结构。
钢结构用材为16Mn，钢管最大规格为299mmx12mm，钢结构总吨位720t。
上海体育馆的膜结构屋盖主要由钢管相贯而成的32榀桁架、环梁组成，呈南北对称的马鞍形状，最大跨度288.4m，标高31.74-70.54m，主桁架最大钢管直径508mm，采用直接焊接K型节点。
大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析
大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析大跨度钢结构空间管桁架是一种常见的钢结构形式，具有轻量化、坚固耐用、施工方便等优点，广泛应用于体育场馆、展览馆等大型建筑中。
设计大跨度钢结构空间管桁架需要考虑多个因素，包括结构强度、稳定性、施工工艺等。
本文将从几个要点来分析大跨度钢结构空间管桁架的设计。
大跨度钢结构空间管桁架的设计要点之一是结构强度。
由于大跨度钢结构需要承受较大的荷载，因此在设计时需要保证结构的强度。
一般而言，空间管桁架采用截面形状为圆形或方形的钢管作为主要构件，这些钢管需要经过合理的计算和选择，以满足设计荷载的要求。
还需要考虑节点的连接方式和节点处的应力分布，以保证整个结构的强度。
大跨度钢结构空间管桁架的设计要点之二是结构的稳定性。
由于大跨度钢结构的自重较大，容易出现屈曲和变形等问题，因此在设计时需要注意结构的稳定性。
一种常见的解决方法是采用X形或K形的支撑结构，将桁架的各个构件连接起来，增加整个结构的稳定性。
还需要对结构进行合理的抗扭设计，以增加结构的抗扭能力。
大跨度钢结构空间管桁架的设计要点之三是施工工艺。
由于大跨度钢结构的整体尺寸较大，需要在现场进行拼装，因此在设计时需要考虑施工工艺。
一般而言，大跨度钢结构采用千斤顶、起重机等设备进行临时支撑和安装，需要预留足够的安装空间和悬挂点。
还需要考虑结构的拆卸和维护工艺，以便于后期的维护和改造。
大跨度钢结构空间管桁架的设计要点包括结构强度、稳定性和施工工艺等多个方面。
在设计时需要全面考虑这些要点，并结合具体的工程条件和要求进行设计，以保证结构的安全性和稳定性。
在实际施工过程中，还需要根据设计要求进行严密的工艺控制，确保施工的顺利进行。
大跨度钢管桁架结构非线性稳定性研究
善及带缺 陷结构 两种情况， 对单榀及 多榀拱桁 架子结构进行 几何 非线性稳定分析， 得到 了临界荷载与位移的关系曲线。分析 结果 表明： 初始缺陷及几何 非线性对该结构 的稳定承载力有一定的影 响， 设计 中应加强有关支撑来提 高结构 的整体稳定性。
【 键词】 关 非线 性 ； 曲 ； 定 ； 屈 稳 几何 非 线性
企业 导报 ２ １ 年第 １ 期 ２ ５ ０１ ７ ９
技术市场
但 当单元数 多于 四榀 时， 稳定折减系数又有所增高 。由表 １ 可 表 ４ 有缺陷几何非线。 眭分析 中拱桁架体系顶点竖向及水平方
知， 完善 结构几何非 线性对单桁架 拱结构影 响不明显 ， 但对拱 系结构是有影 响的， 我们在设计 中是需要考虑拱桁架结构体系 的相互拉 结影 响。 由变 形图可知 ， 该结构完善体系的几何非线
２６ ２ 上弦管 中距 为 ２ 桁架弦杆 截面尺寸 为： ．８ｍ， ｍ， 上下弦杆 为 曲变 形如 图 ３ 所示 ； 完善体系非线 性分析 中顶点竖 向及水平方
中 ｌ０ ， 杆 分 别 为 中 ９ ￣５ 中 １２ ５ 中 ６ ￣４ 分 布 与 桁 向位 移 一荷 载 曲线 如 图 ４所 示 。 ８ ￣６ 腹 ８ ， ０￣ ， ８ ，
ห้องสมุดไป่ตู้
本工程的研究对象为武汉工业学院体育馆钢屋 盖结构 ， 该
二 、 析结 果 分
屋盖 体系有六榀相 同的立 体拱桁架 组成 ， 如图 １ 所示 ， 桁架 间
１ ．完善体系几何非线性稳定分析 。对该模型进行不 同榀
距 ８ ｍ， ． 桁架两端铰支在 空间矩 形截面钢桁架上 ， ４ 两端支座 高 数桁架组 合进行完 善体系非线性稳定性分析 ， 得到各种组合情 １． ９１ ｍ，拱桁架总跨度 ３ ． ３６ ｍ，最高点高 ２ ． ｍ 三角形桁架高 况结构的非线 性屈 曲稳 定荷载系数 （ ３６ ５ 如表 １ 所示） 整体结构屈 ；
大跨度管桁架结构的稳定性分析
荷载位移 曲线 可以用来定性 的判别不 同支座刚度对稳 定
性影 响的变化 趋势 ， 这在 工程 中是可行 的 ， 因此综合考 虑 不 同支座刚度 下结构 的稳定及位移要求 ， 选择弹簧支座水 平刚度 Ｋ ＝ ９ ０ ０ ０ ０ Ｎ ／ ｍｍ是较为经济的 。
与
研
① 当结构考ห้องสมุดไป่ตู้只考虑线性稳定 时， 其稳定性随着支座
刚度 的增加而增大 ， 采用铰接支座时 ， 结构刚度最大 ， 但 同
时支座的水平力也很大。
究
应 用
不同支座刚度下非线性屈曲节点 １ ５ ９ ０位移 和反应 力
表３
②将 非线性屈 曲分析所 得的屈曲 因子 与线 性屈 曲分
用铰接时 ， 结构的稳定性最好 。
③为 了定量考虑了 Ｐ — Ａ与大位移 效应 的结 构稳 定与 线性稳定做 比较 ， 仍采 用“ 屈 曲因子” 这一概念 ， 由于底 部
竖 向剪力与恒荷加活荷 的和是成正 比的 ， 因此采用结 构底
部竖 向剪力代表初始恒荷与活荷的和 ， 可知恒载与活载之 和为 ３ ２ １ ７ ７ ． ４ ９ ｋ Ｎ， 用屈曲荷载除 以该值 ， 即得 到结构非线
100773592013030185020引言大跨度结构的稳定性在结构的分析中占有重要地位随着近些年来高强度材料的应用分析模型及技术手段的日益精细使得大跨度朝着质量轻跨度大刚度变柔的方向发展在考虑结构的稳定性时结构的非线性影响不能够忽略同时跨度的增大对结构支座的水平推力的影响也增大因此采取何种支座形式对保证结构的稳定的同时减小支座的受力影响也具有很大的关系
因子 的变化可知 ， 不论是 采用弹性 支座还是铰接 支座 ， 结构 的稳 定 性都是 由恒载和活荷载这一组合工况控制 。
对桁架结构稳定分析经典理论的讨论
理论的回顾
用经典理论研究桁架结构的稳定分析及临界 荷载的计算问题 。 设桁架的杆件数为 m , 其中第 i 个杆件的长度为 l i , 轴向刚度为 ( EA ) i。 单元局部坐
收稿日期: 2003209219; 修改稿收到日期: 20042082011 基金项目: 国家自然科学基金 (100032010; 10032030) ; 大连 理工大学 211 工程建设项目资助 1 作者简介: 孙焕纯3 (19272) , 男, 教授, 博士生导师 1
T K iE = ( EA ) i B ixB ix d x 0
∫
li
B ix =
-
1
li
, 0, 0,
1
li
, 0, 0
( 5)
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
= 3. 2 五杆平面桁架的临界荷载经典解
本例引自文献 [ 2 ] , 其结构如图 2 所示。 杆① 为垂直杆, 其一端作用轴向荷载 P , 杆 ② 与水平方 向的夹角为 45° ; 两杆的截面积分别为 A 1 和 A 2 , 杆 长分别为 l 和
2 l。 下面用经典理论求结构的失稳
A 2E A 2E
学
学
报
T T
第 22 卷
T
给定设计荷载向量 P = {P 1 , P 2 , …, P n }T , 其 中 P j 为 j 节点的荷载向量。 将 P 按比例由 1 增至一 个临界值 Κ 1 , 使抵抗屈曲最弱的一个 ( 或一批 ) 杆 件首先达到临界轴向压力N cr , 然后继续加载。 在加 载过程中, 那些已经失稳的杆件的轴力不再增加, 而维持为临界压力 N cr , 因为桁架仍处于小变形状 态, 结构尚未形成机构, 余下的未失稳的杆件构成 新的结构, 还可以继续承载, 且轴力的增量与荷载 的增量成比例。 当荷载增加到 Κ 1 P + ∃Κ 1 P 时, 第二 个 ( 或第二批) 杆件因压力达到临界值而失稳。 同 样地, 维持其临界压力, 用余下未失稳的杆件组成 新结构, 继续加载到 Κ 1 P + ∃Κ 1 P + ∃Κ 2 P , 使下一个 ( 批) 杆件发生失稳。 就这样不断地加载, 直到结构 变成机构, 彻底丧失抵抗荷载的能力为止。 最终得 到临界稳定系数和临界荷载分别为
钢管混凝土桁架拱桥横向偏移时的稳定性分析
３ ２ ２ 工 况 分 析 ．．
分析过程 中按照 全跨满 载和半 跨满 载 的活 载工况 进行 加载 ， 分考虑风荷载时的稳定性 和不 考虑风荷载 时的稳定性 两大类计算 。
３２ ２ １ 稳 定 分 析 工 况 ．．．
图 ７ 。
工况 １结构恒载 ＋汽车活载 （ ： 正载 ， 满载 ） 工况 ２ 结构恒 载 ＋ ： 汽车活载 （ 载 ， 偏 满载 ） 工况 ３ 结构恒载 ＋ ： 汽车 活载 （ 正载 ， 半载 ） 工况 ４ 结构恒载 ＋汽车活载 （ 载 ， ： 偏 半载 ） 工况 ５ 结构恒载 ＋汽车活载 （ ： 正载 ， 满载 ） ＋风荷载 工况 ６ 结构恒载 ＋ ： 汽车活载 （ 载 ， 偏 满载 ） ＋风荷载
对 大桥 各部位 质 量状 况进 行 全 面检查 ， 针对 发现 的问
整体稳定性安全 系数 最小值 为 ２ ． ， 于 ４ 结构 整体 稳定 ６１大 ，
性 良好 。
５ ２ 静 力分 析 ．
题， 及时采取修复 、 补强和加固措施 ， 保持 大桥处于 良好 使用 状态 。同时 ， 了全 面掌握 主拱 圈的线 型和横 向变位 ， 主 为 在
计 车速 ：０ｋ ｈ 地 震烈 度 ： （ ８度 设 防 ） ４ ｍ／ ； ７度 按 。桥 面 净宽 ２ ． 其 中 行 车 道 宽 １ ． 桥 梁 纵 、 坡 分 别 为 １ ４ １ｍ， ５ ０ ｍ， 横 ％
和 １５ 。 ．％
带
图 １ 桥 式 结 构
拱 轴线 为悬链 线 ， 轴 系数 为 １７ ６ 矢跨 比为 １４ ５ 拱 ．５ ， ／ ．。 拱肋采用桁 架式 ， 向高度为 ３ ５ｍ， 竖 ． 跨度 为 １８ ｍ， 、 ． 上 下弦
钢 管 混凝 土 桁 架 拱 桥 横 向偏 移 时 的稳 定 性 分 析
大跨径钢管混凝土桁架拱桥稳定性分析
第 ７卷 第 １期 ２１ ０ ０年 ２月
铁道科学 与工 程学报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＲＡＩＷ ＡＹ Ｌ ＳＣＩ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＥＮＧ Ｉ ＮＥＥＲｌ ＮＧ
ＶＯ ＿ Ｎ０ １ ｌ７ ． Ｆ ｂ．２ ０ ｅ ０１
大 跨 径 钢 管 混 凝 土桁 架 拱桥 稳 定 性 分 析
Ｗ ＡＮＧ ｎ，ＣＨＥＮ ａ Ｙａ Ｈｕ ｉ
（ ｃ ｏｌｏ Ｃｖ ｎｉｅｒ ｇ Ｚ ｅｇｈｕＵ ｉｅｓｙ ｈ ｎｚｏ ５ ０ １ ｈｎ ） Ｓ ｈｏ ｆ ｉｌ ｇｎｅｉ ， ｈ ｎｚｏ ｎｖｒｔ，Ｚ ｅｇｈｕ４ ０ ０ ，Ｃ ｉａ ｉＥ ｎ ｉ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｓ ａ ｉｌｓａ ｉ ｔ ｎ ｌ ｓ ｏ ｈ ｉ ｒ ｇ ｆ Ｘｉｏ Ｓ ｎ— ｘａ ｂ ｄ ｅ，ｉ ｅ ，ａ ｈ ｌ ｔ ｏ ｇ ｏ ｃ ｅｅ ｓｒ ｃ ： ｐ ｃ ａ ｔｂ ｌ ｙ ａ ａｙ ｉ ｆ ｒ ｔｅ ｍａｎ ｂ ｄ ｅ ｏ ａ ａ ｉ ｓ ｉ ｉ ｒ ｇ ｉ ． ． ａｆ ｈ ｕ ｈ ｃ ｎ ｒｔ ｉ ｅ ｔ ｌｔ ｂ ｌ ｒｔ ｓ ａ ｃ ｒ ｇ ａ ａ ｒ ｕ ． ｈ ｐ ｃａ ｆ ｉ ｅ ｅ ｎ ａ ｃ ｌ ｔ ｄ ｌｏ ｒ ｇ ｆ ｌ ｄ ｓ ｅ ｕ ｕ ａ ｒ ｓ ｒ ｈ ｂ ｄ ｅ ｗ ｓ ｃ ｒｉｄ ｏ ｔ Ｔ ｅ ｓ ａ ｉ ｎ ｔ ｌｍｅ ｔｃ ｌｕ ａ ｉｇ ｍｏ ｅ ｆｔ ｅ ｂ ｄ ｅ ｌ ｅ ｕ ｉ ｅ ｌ ｉ ｅ ｎ ｈ ｉ ｗ ｓ ｅ ｔｂ ｉ ｅ ｙ ａ ｏ ｔ ｇ ｆ ｉ ｌ ｍｅ ｔ ｐ ｏ ｒ ｍ ｄ ｓ ｃｖｌ ｔ ａ ｃ ｌ ｔ ｎ ｎ ｌ ｚ ｈ ｔｂ ｌ ｙ ｏ ｈ ａ ｓａ ｌ ｈ ｄ ｂ ｄ ｐ ｉ ｎ ｔ ｅｅ ｎ ｒ ｇ ａ Ｍｉ ａ ／ ｉ ｉ ｏ ｃ ｌｕ ａ ｅ ａ ｄ ａ ａｙ ｅ ｔ ｅ ｓａ ｉ ｔ ｆ ｔ ｅ ｓ ｎ ｉ ｅ ｉ ｂ ｄ ｅ ｈ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｈ ｔｔ ｅ ｔ ｎ ｖ ｒｅ ｓｉ ｎ ｓ ｆａ ｃ ｂ ｉ ｗｅ ｋ，Ｓ ｐ ｉ ｚｎ ｈ ｅ ｔ ｎ ｏ ｒ ｈ ｒｂ ａ ｄ ｉ ｒ ｇ ．Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔ ａ ｈ ａ ｓ ｅ ｓ ｔ ｆ ｅ ｓｏ ｒ ｈ ｒ ｓ ａ ｓ ｒ ｆ ｉ Ｏｏ ｔ ｍｉｉ ｇ ｔ ｅ ｓ ｃ ｉ ｆ ｃ ｉ ｎ ｏ ａ ｔ ｅ ｓｒ ｃ ｕ ａ ｒ ｏ ｒ ｎ ｖ ｒ ｅ ｂ ａ ｉ ｇ ｙ ｉ ｒ ｖ ｔ ｈ ｕ ｆｐ ａ ｅ ｓｉ ｎ ｓ ｆ ｔｅ ｆ ｏ ｙ ｔｍ ｓ ａ ｓ ｈ ｔ ｔ ｒ ｌ ｍ ｆｔａ ｓ ｅ ｓ ｒ ｃｎ ｓ ｍａ ｍｐ ｏ ｅ ｉ．Ｔ ｅ ｏ ｔｏ ｌ ｎ ｔ ｆ ｅ ｓ ｏ ｈ ｏ ｒ ｓ ｓ ｕ ｏ ｆ ｆ ｌ ｅ ｉ ｌ ｏ
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万 方数据
第４期
蒋沧如，等：大跨度方钢管空间桁架结构的稳定性分析
５７
ｌ一荷载位置；２一上弦平面腹杆；３一立面腹杆；４一上弦杆； ５一下弦杆；６一下弦平面腹杆；７一支座位置
田ｌ方钢管空间桁架结构示意
Ｆｉｇ．１ Ｓｐａｔｉａｌ
ｔｒｕｓｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｗｉｔｈ
ｓｑｕａｒｅ
ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｅ
两端与上、下弦杆铰接．
２计算模型
在利用ＡＮＳＹＳ有限元分析软件建模时，考虑 到实际结构的上、下弦均为连续杆件，上弦平面腹杆 中的部分构件受竖向集中荷载作用。因此这三组杆 件采用Ｂｅａｍｌ８８空间梁单元模拟．立面腹杆与上、 下弦杆的连接节点存在一定的柔性，故立面腹杆及 下弦平面腹杆采用能承受拉压的Ｌｉｎｋ８单元，杆件
Ｙ
考虑到空间桁架在荷载作用下沿纵向（Ｚ方向） 会有一定的伸缩，因此仅将其中一根柱子上的支承 以三向铰支替代；其它柱子上的支承均设置为两向 铰支，即沿空间桁架纵向不施加约束．有限元模型不 同方向的侧视图及跨中断面节点号如图２、图３所 示，其中１７号、６４号为上弦杆节点；１７９号为上弦平 面腹杆的中点；１２６号、１５９号为下弦节点．
ａ
ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ
ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ
ｔｒｕｓｓ
ａｒｃｈ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｊ］．
Ｓｐａｔｉａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２００６，１２（２）：４４—４８．
［６］袁健．钢管桁架屋盖结构的静动力性能研究［Ｄ］．武汉： 武汉理工大学，２００７．
ＹＵＡＮ
参考文献
Ｅ１］张毅刚．大跨空间结构［Ｍ］．北京：机械工业出版 社，２００５．
及１７９号节点的侧向（Ｘ方向）位移变化趋势及大小 ３．２非线性稳定分析 由于忽略了屈曲前变形的影响，线弹性稳定分 析常常过高地估计了结构的临界荷载，对于该类大 跨度拱桁架结构，用线性稳定分析得到的临界荷载 通常比非线性稳定分析要高出许多，因此有必要进 行非线性稳定分析． 仅考虑几何非线性时，通过逐级加载直至无法 收敛，当桁架结构破坏时，其临界荷载比线性屈曲的 １阶临界荷载略低；而同时考虑几何非线性和材料 非线性，桁架破坏时，上弦平面腹杆的竖向及水平方 向的极限荷载均为７９７ｋＮ；下弦节点的极限荷载分 别为：竖向集中力为３５５ｋＮ，平面外弯矩为 １０６ｋＮｍ．经比较，极限承载力约为实际工程中结构 所受荷载（恒载＋活载）的３倍，表明该桁架具有一 定的安全储备．因此，进行弹塑性大位移分析能较好 一致，这三个节点达到极限荷载时的位移约为 ０．２２ｍ．由于加载比例的原因，在加载的初始阶段， 上部拱桁架支座处的荷载对位于下弦杆的１２６、１５９ 号节点位移影响较大，位移随荷载的增大而呈线性 变化；但在加载的后阶段，平板网架处的荷载及其偏 心效应对下弦杆节点的侧向位移影响显著，从而使 其侧向位移出现反弯点，使空间桁架断面产生平面 外弯扭效应． 由图６可以看出，空间桁架跨中断面各节点的 竖向（ｙ方向）位移变化趋势基本一致，在荷载相同 的情况下，以位于下弦杆外侧的１２６号节点竖向位 移０．２８３ｍ最大，这是由于受外侧平板网架支座处 荷载的影响． 当荷载增加到４０４ｋＮ时，主跨两端支座附近的 部分受压立面腹杆进入塑性阶段；当荷载增加到
万 方数据
第４期
蒋沦如，等：大跨度方钢管空间桁架结构的稳定性分析
５９
４５７ｋＮ时，支座附近的部分受拉立面腹杆开始进入 塑性阶段．此后随着荷载的增加，塑性区逐渐扩大， 当达到临界荷载时，由于空间桁架跨中的立面腹杆 全部进入塑性导致结构破坏而失去继续承载的
能力．
［２］陈骥．钢结构稳定理论与设计［Ｍ］．北京：科学出版
ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｌｏａｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｌｉｎｅａｒ ｂｕｃｋｌｉｎｇ，ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｌａｓｔｉｃ—ｐｌａｓｔｉｃ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｓｔａｂｉｌｉ—
ｔｙ
ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ。ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ
ｃｕｒｖｅｓ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ
Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｗｕｈａｎ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎｅ ｓｐａｔｉａｌ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ
ｔｒｕｓｓ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｏｆ
ａ
ｇｙｍｎａｓｉｕｍ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ ｗｉｔｈｓｔａｎｄｓ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｎｄ
中图分类号：ＴＵ３９３．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—６５７８（２００９）０４—００５６—０４
Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｌｏｎｇ－ｓｐａｎ ｓｐａｔｉａｌ ｔｒｕｓｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｉｔｈ
ｓｑ ｕａｒｅ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｅ ＪＩＡＮＧ Ｃａｎｇ—ｒｕ，ＺＨＡＮＧ Ｄｏｎｇ—ｑｉａｎｇ，ＹＵＡＮ Ｊｉａｎ
社，２００３．
［３］沈世钊，陈昕．网壳结构的稳定性［Ｍ］．北京：科学出版 社，１９９９． ［４］袁行飞，董石麟．索穹顶结构几何稳定性分析［Ｊ］．空间 结构，１９９９，５（１）：３－９．
ＹＵＡＮ Ｘｉｎｇ—ｆｅｉ，ＤＯＮＧ Ｓｈｉ—ｌｉｎ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ
４结论
（１）材料非线性对结构稳定承载力的影响显 著，因此对于该类大跨度结构的整体稳定分析，应考 虑材料非线性的影响才能更好地保证结构具有一定 的安全储备． （２）分析结果表明，该方钢管空间桁架结构的 稳定性及极限承载能力均能满足要求．
６所示．
制Ｚ
翻
ｅ，
６Ｙ
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应变占 图４应力一应变曲线
Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ
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Ｚ ＿ 、
ｏｆ ｓｔｒａｉｎ－ｓｔｒｅｓｓ
锯
柱
３桁架结构的稳定性分析
３．１线性屈曲分析 尽管线性特征值屈曲分析难以准确反映结构稳 定极限承载能力，也无法评估初始缺陷的影响，但对 初步了解结构整体稳定性是十分有效的．不需进行 复杂的非线性分析即可获得结构的临界荷载和屈曲 形状，并可为非线性稳定分析提供可参考的上限荷 载值． 通过分析得到空间拱桁架结构的前５阶线性屈 曲ｆ临界荷载系数见表１，其中１阶屈曲模态为平面 外弯扭失稳，２阶屈曲模态为平面内弯扭失稳．
１０，
立面腹杆１６０×１６０×５，现截取桁架的半跨如图１ 所示．空间桁架主跨段的外侧下弦杆节点，每间隔 ８．４ｍ作用有平板网架支座传来的竖向集中荷载及 平面外弯矩；上弦平面腹杆承受上部倒三角形拱桁 架支座产生的竖向及水平反力．空间桁架主跨两端 处的上、下弦杆支承在型钢混凝土柱两侧的钢板焊 接牛腿上［６］．
ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ （１）：３－９．
ｃａｂｌｅ－ｄｏｍｅｓ［Ｊ］．Ｓｐａｔｉａｌ
Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，１９９９，５
［５３柯秋鸿，刘锋，李丽娟，等．立体桁架拱结构的稳定性 分析［Ｊ］．空间结构，２００６，１２（２）：４４—４８．
ＫＥ
Ｑｉｕ－ｆｅｎｇ，ＬＩＵ Ｆｅｎｇ，ＬＩ Ｌｉｄｕａｎ。ｅｔ ａ１．Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ
第１５卷第４期
２００９年１２月
空
间
结
构
ＳＰＡＴＩＡＬ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ
Ｖ０１．１５ Ｎｏ．４ Ｄｅｃ．２００９
大跨度方钢管空间桁架结构的稳定性分析
蒋沧如，章东强，袁 健
（武汉理工大学土木工程与建筑学院，湖北武汉４３００７０）
摘要：某体育馆的一榀方钢管空间桁架同时承受竖向及水平荷载作用，通过线性屈曲、几何非线性稳定及弹塑性 非线性稳定分析，得到了临界荷载与位移的关系曲线．分析结果表明，同时考虑几何非线性及材料非线性能较好地 反映结构的实际承载能力，该桁架结构具有一定的安全储备． 关键词：钢管桁架；稳定性；几何非线性；材料非线性
ｈａｓ ｓｏｍｅ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｃａｐａｃｉｔｙ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ｔｒｕｓｓ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ；ｍａｔｅｒｉａｌ ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ
方钢管作为一种新的型钢形式，由于两主轴有 较大的回转半径，截面抗扭性能好，以及较小的用钢 量等ห้องสมุดไป่ตู้多优点，在实际工程中日益得到广泛应用．对 于跨度较大的桁架结构，在竖向及水平荷载的同时 作用下，有必要对其稳定性进行分析［１￣５］．本文以某 体育馆的一榀方钢管空间桁架为研究对象，分别进 行线性屈曲、几何非线性稳定及弹塑性非线性稳定 分析，从而得到荷载一位移的关系曲线． １
杆及支座处的空间桁架撑杆连接成整体．每榀拱桁 架的两端支座均由下面的丽榀方钢管空间桁架支 承，空间桁架主跨为４２ｍ，高为４．２ｍ，桁架横向空间 断面宽１．５６ｍ．桁架中的所有杆件均采用Ｑ３４５Ｂ空 心方钢管，各类杆件的原设计截面尺寸分别为：上弦 杆５００×３００×１６，下弦杆３００×３００×１２，上弦平面 腹杆２５０×２５０ Ｘ １２，下弦平面腹杆２００×２００ Ｘ
ｏｆ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｌｏａｄ—ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ａｎａｌｙｚｅｄ
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ｒｅｓｕｌｔｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈａｔ ｅｌａｓｔｉｃ—ｐｌａｓｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｈｉｓ
ｔｒｕｓｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ｒｅａｌ ｌｏａｄ—ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｔｈｉｓ ｔｒｕｓｓ．Ａｎｄ
工程概况
某体育馆采用钢管桁架屋盖结构体系，上部为
六榀主跨为３３．６ｍ的倒三角形圆钢管拱桁架，凸出 屋顶４．５ｍ，各榀拱桁架之间通过檩条、纵向刚性系
收稿日期：２００８－０５－１２． 作者简介：蒋沧如（１９４６一），男。江西泰和人，教授，博士生导师，主要从事结构理论与计算方法研究．Ｅ－ｍａｉｌｔｙｕａｎｊｉａｎ０５７１＠ｔｏｍ．ｃｏｒｎ
表ｌ
Ｔａｂｌｅ １ ｚ
图５荷载一跨中节点侧向位移关系曲线