丰台站屋盖钢结构整体稳定性分析与水平支撑设置研究

发布时间：2021-01-07 03:09

　　北京丰台铁路枢纽站房工程是国内首座双层车场铁路站房。站房工程进站厅与高速站台雨棚连为一体,进站厅与高速场雨棚屋盖均采用十字形钢柱加双向桁架结构体系。本文研究了屋盖钢结构柱的整体稳定性能,采用准直接分析法验证了钢柱设计的安全可靠。对比了屋面水平支撑不同设置方式对屋面整体刚度的影响,结果表明在柱刚度和屋面桁架系统水平刚度均较大的情况下,水平支撑对屋面刚度影响不大。 

【文章来源】：建筑科学. 2020,36(09)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

中间温度区段有限元三维模型

在线性屈曲分析中，将整个屋面结构所受的恒加活荷载进行标准组合，然后提取该组合下的柱内力直接以节点力形式作用于柱顶节点上，去除了繁杂的屋盖系统局部屈曲模态，得到了整体结构的线性屈曲模态。结构刚度与荷载分布决定的最低阶变形模态如图7所示，结构的第一、二阶整体屈曲模态基本类似，二阶屈曲形式与图中列出的一阶屈曲模态呈反对称分布，为上方屋面X向屈曲变形大，前两阶模态的屈曲特征值均为73左右；第三阶屈曲模态为Y方向整体屈曲，屈曲特征值为113。由上述线性屈曲分析可知，结构的最不利整体失稳形式为沿X方向失稳，因而，按照柱高1/250的比例在模型中对屋盖施加X向初始位移缺陷进行几何非线性屈曲分析。

图8(a）、（b）分别为典型进站厅屋盖柱与典型雨棚柱的几何非线性屈曲荷载位移曲线，可见结构的几何非线性极限荷载系数在恒加活标准组合的25倍左右。需要说明一下，由于荷载位移曲线的极限荷载在很短的荷载增量中迅速达到，用全比例的曲线很难观察到曲线的变化，因而在绘制曲线的过程中放大了接近屈曲的几个荷载步的比例，使得曲线变化趋势更为便于观察。图8(c）为结构在即将达到几何非线性屈曲极限状态时的变形情况，可见结构的屈曲变形模式，与线性屈曲模态及初始缺陷施加模式一致，均为X向整体失稳。Midas Gen程序不支持同时考虑几何非线性与材料非线性的静力求解分析模式，按照软件供应商的建议需采用Pushover分析模式，将柱设置为分布塑性铰构件，利用塑性铰的本构关系实现对材料非线性的模拟。因而本文采用上述模拟分析模式，利用Pushover求解对结构模型进行同时考虑几何非线性与材料分线性的双重非线性分析。塑性铰本构关系采用三折线骨架曲线，刚度折减由程序自动计算，将分析中可能发生屈曲的所有钢柱设置为分布塑性铰，双非线性分析结果如图9所示。


本文编号：2961780