预应力钢结构的稳定性能分析

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2001年工业建筑增补显然,可以根据以下条件判断平面外结构的稳定性:所示初始平衡态的局部节点稳定性也可以通过能量方法进行分析。在初始平衡状态下,总势能为/7,内力势能为外力势能为IT,则il=t/-tT。假设垂直支撑杆刚度比电缆刚度大得多,因此忽略了支撑杆的势能变化。

当系统产生的横向倾斜度为/3时,将显示总热能的变化。

有限元法和能量法用于电缆杆接头局部稳定性分析的比较和已知结果是一致的。在实际项目的设计中,应注意避免布置类似于不稳定结构的结构。

第三,工作状态的稳定设计在外部荷载作用下,预应力结构系统也可能遭受不稳定破坏。可以在设计计算中使用直接计算算法或稳定的设计方法。

直接测试算法是针对各种载荷组合的结构的非线性极限承载力的计算。通过计算,可以求出各种组合下的稳定极限负载与合成负载值之比,即稳定安全系数。可以根据结构类型指定不同的稳定性安全系数最小值。当结构的安全系数大于规定的最小值时,可以认为该结构是稳定的。否则,该结构可以被认为是不稳定的。直接测试算法应使用非线性有限元方法。通过组合非线性索单元的平衡方程,非线性桁架单元和非线性梁单元的平衡方程,可以得到预应力结构系统的一般平衡方程。通用表达式为:使用7L。或C/.L。非线性平衡方程(2)的技术解决方案可以得到结构荷载位移的全过程曲线和稳定的结构极限承载力。

稳定设计方法遵循传统思想:首先计算构件的内力,然后根据钢结构设计规范进行构件的稳定性检查。如果满足每个构件的稳定性,则也满足结构的稳定性。当使用稳定设计方法来检查预应力钢结构的稳定性时,必须遇到以下两个问题:结构的内力是线性理论分析还是非线性理论分析。对于一般的刚性结构系统,工作状态的变形很小。可以认为该结构的工作状态具有线性工作特性,并且非线性影响较小。因此,可以使用线性理论来分析结构中构件的内力计算。但是,对于预应力钢结构,其结构刚度小,变形较大。更重要的是,电缆具有很强的非线性工作特性。因此,应使用非线性理论来分析结构的内力。

如何确定组件的计算长度。

关于平面框架柱的计算长度,钢结构规范中有明确规定,并且也可以通过分析方法来分析计算框架柱的计算长度的解析公式。但是,分析公式和规范方法均基于以下假设:框架中的每一列和每一层同时处于不稳定状态。对于一般的空间预应力钢结构系统,无法直接获得每个组件的计算长度。然而,数值理论可用于求解屈曲期间结构的每个构件的轴向力,并且可根据构件的轴向力获得每个构件的计算长度。

预应力结构屈曲问题的特征值分析公式为:组合荷载作用下结构的线性刚度,位移非线性刚度和应力非线性刚度矩阵分别为上。这些矩阵可以通过在结构中组合电缆单元,桁架单元和梁单元的非线性平衡方程来获得。通过在组合荷载水平下施加单位组合荷载而获得的应力刚度矩阵的增量。 A是载荷系数,表示组合载荷下的结构。当增加A单元的组合载荷时,结构将弯曲。

求解方程(3)可获得结构的最小屈曲载荷系数和构件相应的内力屈曲模式。假设部件的轴向力为Pw,则可以从欧拉公式得出部件的计算长度,如下所示:L.在组合载荷水平下部件的轴向力,h是部件在载荷作用下的轴线。组合负载力。

显然,由公式(4)获得的构件的稳定性计算长度取决于构件的结构布置和刚度,并且还与载荷分布有关。实例分析显示了点玻璃幕墙支撑系统的典型实例。在实际情况中,平面悬索桁架5的一端连接到玻璃幕墙,并具有很强的垂直约束。因此,可以以(a)的形式设置单个筏支撑的约束。使用010圆线和0 322.5支柱。将100 N/mm2的预应力施加到电缆的一端。

由于结构系统中存在压缩构件,因此结构中可能会出现稳定性问题。此外,结构在平面外的稳定性变得格外敏感。通过对系统稳定模式的分析,发现该结构的第一不稳定模式不在平面内。

在桁架节点上施加水平荷载,结构的荷载-位移曲线为:结构中首先出现平面外失稳,结构一阶不稳定性模式的稳定性安全系数是6.99。如果载荷系数减小,则非线性计算可以跟踪结构的高阶不稳定性模式。

《工业建筑2001增刊》显示了一个城市跨部会展中心的大跨度预应力空间桁架立面图。桁架的总长度为38m,中间最大为6.6m。桁架每27m放置一次。两端结构主框架铰接。二级桁架由6m通道设置。次要桁架用作主桁架的侧向刚性支撑。负载承受的恒定负载为1.2kN/m2,有效负载为0.5kN/m2。为了控制桁架的挠度并适度降低缠绕压力和降低下部弦的张力,并提高结构稳定性,建议在下部弦中间的72m内设置19束钢绞线。提示,每条钢绞线应施加139kN的预应力。如果结构不施加预应力,则根据线性稳定性方法计算结构的稳定模式。组件i拱北楼200年的补充工业建筑物2001的补充IS9预应力空M桁架,7:如果结构是预应力的,则根据线性稳定性方法计算结构的稳定模式。计算出的构件4的长度为五。结论是,预应力钢结构中的大多数构件都是抗拉构件,其稳定能比一般结构体系要强。但是,结构初始状态和运行状态稳定性分析的重要性不容忽视。在预应力结构的设计中,首先要确保结构的初始平衡状态是稳定的,然后使用真实的接受算法或稳定的果汁设定方法来检查结构在工作状态下的稳定性。

2001年工业建筑增补(c)稳定性因子1预应力桁架弦侧向支撑,稳定模式和整体稳定系数

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