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太原火车南站站房区钢屋盖结构分析及受力性能实测

秦文  
【摘要】:随着经济的发展和科学技术的不断进步,人们对结构的空间和跨度的要求越来越高。钢管桁架结构作为一种典型的空间结构体系,其自身截面特性良好,具有承载性能高、造型美观、外型简洁、流畅、节点形式简单、施工简单、节省材料等特点,因此在建筑结构,尤其是大跨度空间结构中得到了广泛的应用。 本文以导师雷宏刚教授主持的“太原南站站房工程屋盖钢桁架应力应变检测”为课题背景,采用MIDAS有限元软件对太原南站大跨空间钢桁架屋盖的结构受力、变形、抗震性能及整体稳定性等问题进行了较为系统的分析,主要工作如下: (1)考虑不同的荷载工况组合,对该钢屋盖结构进行静力分析。分析得到的结构杆件的内力分布及桁架的节点位移表明,该钢屋盖结构设计较合理,且具有一定的安全储备;温度作用对结构应力和位移影响明显,是结构的主要控制工况之一。 (2)通过计算该钢屋盖结构的动力特性,比较分析其自振频率与振型发现,该钢屋盖竖向刚度相对较弱,很多振型存在耦合的特点,而且频谱密集,抗震设计中应重视高阶振型的影响。 (3)采用振型反应谱法和弹性时程分析法对钢屋盖结构进行了多遇地震下的抗震性能研究,对比两种分析结果可知,在大跨空间钢桁架屋盖抗震设计中,反应谱法不能再被看作一种保守安全的设计方法,必须进行弹性时程分析地补充计算。 (4)进行结构特征值屈曲分析发现,该结构整体稳定性良好,仅出现部分局部屈曲。 (5)通过对实测结果的分析,以及与理论结果的对比发现,该钢屋盖实际受力性能与理论模拟基本—致,但由于各种误差因素的影响,两者存在一定的差异。 本文通过对太原火车南站钢屋盖结构静动力性能及整体稳定性的探讨,以实例介绍了此类空间钢桁架结构的设计要点和计算分析中的有关问题,进行了一次空间钢桁架结构设计与计算上的有益尝试。


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