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拱形屋顶高跨比在不同情况下对其承载力的影响

jieda 丽江 2019-03-21 521 0

当我们云南杰达无梁拱工程有限公司经常在丽江周边地区施工24米跨的拱形屋顶结构,大家都知道,24米跨的拱形屋顶需要使用的板材厚度是1.2mm,我们常规使用的是TS280GD-Z材质的材料,当我们进行拱形屋顶有限元计算的时候,我们一般将参数设置为Q235的钢材。下面杰达无梁拱公司的小编就带大家验算并分析一下拱形屋顶高跨比在不同情况下对其承载力的影响。

材料参数为Q235钢材,板厚1.2mm,单片拱横截面折线长度1000mm,弹性模量E=2.06×10MPa,泊松比0.3,塑性应变0.2。

为选取合理的有限元计算模型,分别选取了不同的单元模型进行了计算,选取较为合理的计算模型。

试验和简化计算模型计算结果及对比分析见表1。从表1中可知其误差不大,数值计算简化模型较为合理。

在此基础上选择不同的高跨比,研究其对承载力的影响。
表1数值计算和试验承载力值比较(高跨比为0.25)跨度/m荷载分布类型试验值/Pa计算值/kPa误差/%
满跨1.6071.8061l.018
半跨1.1551.2033.9
满跨0.8020.9071l.630
半跨0.6100.48620.3

拱形屋顶不同承载力

数值计算分析
以前面数值计算的简化模型为研究对象,材料参数同试验。通过对不同工况的计算分析,揭示不同高跨比对承载力的影响。利用ABAQUS6.4有限元软件进行计算,采用S4R壳单元,两端或为铰接或固结,仅在下翼缘设置约束。极限承载力分析同时考虑初始几何缺陷,材料的非线性和几何非线性。初始几何缺陷形状取第一振动模态。

波纹拱两脚趾为完全铰接时,不计结构的自重,在满跨和半跨荷载下不同高跨比的极限承载力计算结果
波纹拱两脚趾为完全铰接(不计结构自重)时,在满跨和半跨分布荷载下不同高跨比的极限承载力kPa试验编号跨度高跨比AH/L

拱形屋顶高跨比在不同情况下对其承载力的影响

结论
综上所述,金属拱形波纹屋顶结构的高跨比在不同情况下对其承载力有较大的影响。跨度较大的金属拱形波纹屋顶结构,由于结构的刚度小而变形大,端部的约束对其影响不大;结构的合理高跨比应在0.2~0.3之间,且其较大承载力也分布于高跨比0.2~0.3之间;在这个合理的高跨比中,有时不同的高跨比的极限承载力最大相差约20%。设计时,在兼顾建筑造型和使用要求的同时,根据所设计结构的承载力,要充分考虑高跨比对承载力的影响,需要重新对结构进行极限承载力验算。

 

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