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管桁结构是由矩形、圆形钢管直接焊接而成的桁架结构。三角形立体管桁架是一种截面呈三角形的管桁结构,具有造型美观、制造安装方便、结构稳定性好、结构刚度大、经济效果好等特点。到目前为止,国内外对管桁结构的动力稳定性研究,主要针对网架、网壳这类形式的结构,对地震作用下三角形立体管桁架结构的稳定性研究较少。
鉴于此,本文以南京国际展览中心为背景工程,运用有限元软件ANSYs10.0,对该类三角形立体管桁架结构在地震作用下非线性动力稳定性能展开研究,主要内容和成果如下:
1.通过改变三角形立体管桁架跨度,分析得出,悬挑长度与跨度比值不宜大于0.6。
2.通过改变三角形立体管桁架悬挑长度,分析得出,若截面宽度与节间距离比值在0.75~1.25之间,则悬挑长度与节间距离比值不宜大于6.0。
3.通过计算三角形立体管桁架结构的极限承载力,得出在地震作用下该类结构的稳定性很好,在满足上述两点的前提下,无需进行地震作用下的动力稳定性验算。
4.通过改变三角形立体管桁的几何参数(截面宽度、截面高度和节间距离),分析得出,在侧向支撑密集的情况下,同静力分析一样,没有必要采用增大截面宽度来减小地震作用下平面外侧移。
5.在结构分析过程中,将节点定义为刚接的位移,小于将节点定义为铰接的位移,在施工条件许可的情况下,建议适当增加节点的刚度;兼顾建筑效果,为了减小位移,也可以保持弦杆外径不变,增加悬挑和跨中部分弦杆的壁厚。
6.通过对南京国际展览中心屋盖结构布置进行调整、分析。得出在保证结构具有良好侧向刚度的前提下,将该屋盖结构部分三角形檩架改为“井”字形相贯圆管檩条,不仅体现出轻盈的建筑效果,而且降低了用钢量。