联方—凯威特型弦支穹顶静力特性参数分析

屈讼昭 王志骞

弦支穹顶是一种复合结构,影响其静力性能的因素比较多,下面即针对联方—凯威特型弦支穹顶分别从矢跨比、预应力、节点刚度3个因素进行参数分析。

1 计算模型

计算模型跨度为99 m,内圈凯威特部分径肋数量为6,外圈联方部分径肋数量为48,整个模型的环杆圈数为16。矢跨比为1/6,下部索从最外圈向内连续布置8圈,环撑杆的高度从里圈到外圈依次为:内四圈为4.5 m,最外两圈为7.0 m,其余的为5.5 m(见图1)。杆件为圆钢管,上部单层网壳部分采用截面299×8,下部支撑竖杆采用钢管截面为219×7,斜向拉杆采用钢拉杆A80,环索采用半平行钢丝束A7×73。钢管的弹性模量为E=2.06×1011N/m2,索的弹性模量为E=1.9×1011N/m2,上部单层网壳节点采用刚接,下部竖杆与网壳的连接节点和竖杆与索的连接节点都采用铰接。上部单层网壳杆件采用Beam4单元,下部支撑体系径向拉杆和竖向撑杆采用Link8单元,环索采用Link10单元模拟。支撑方式为周边固定铰支支撑,荷载为全跨面荷载2 kN/m2,预应力水平T=1 373 kN。

2 弦支穹顶结构参数分析

2.1 矢跨比对静力性能的影响

分别以矢跨比为1/5,1/6,1/7,1/8,1/9,1/10六种情况,将弦支穹顶结构与对应的单层网壳结构进行对比分析,从而确定矢跨比对结构静力性能的影响。在矢跨比变化的范围内,弦支穹顶的最大竖向位移始终低于单层网壳的最大竖向位移。但在矢跨比为0.1时两者之间的差值为0.01 m,在矢跨比为0.2时两者之间的差值为0.007 m。可见在矢跨比较小的情况下,弦支穹顶结构的优越性表现的比较明显(见图2)。

在矢跨比为0.1时,两者之间的差值为59.32 kN;当矢跨比为0.2时,两者之间的差值为13.90 kN。……