三角形轻质复合屋架基本力学性能分析

杨军 程杰

（西华大学，四川 成都 610039）

引言

当采用轻质复合材料接搭建三角形平面屋顶时，由于屋顶跨度的不同，屋架弦杆与腹杆的截面尺寸以及节间距会相应调整。对三角形钢屋架的杆件类型及立柱抗侧刚度因素对屋架的内力影响进行了研究。通过有限元数值分析方法对三个不同跨高比的单榀三角形豪威氏冷弯薄壁型钢屋架的受力机理进行了研究，得到三角形屋架的破坏模式为屋架整体屈曲破坏。由于三角形平面屋架以及节点构造的特殊性，需要检验典型跨度屋架的刚度、承载力、变形能力以及可能的破坏模式，屋架支座处的局部承压能力以及支座处的抗剪能力。从屋架选型、荷载组合、支撑布置、截面选择、构造要求及连接等方面讨论了钢屋架设计应注意的事项,指出在钢屋架结构的设计过程中应首先确定合理的屋架形式，通过受力分析确定截面尺寸，并满足规范的相关构造要求。团队采用手工引导纤维束缠绕加高强纱绑束的成型工艺制备了截面形状为三角形的玻璃纤维/环氧全复合材料桁架。

通过分析发现，桁架的破坏主要是支座处的破坏，杆件并未发生屈曲，说明桁架的破坏不是强度破坏，而是节点连接起控制作用。认为在实际情况下桁架结构中，除轴向应力外，还不可避免的会产生弯曲应力，称为次应力。在屋盖结构设计上，团队结合实际工程设计，选取轻型薄壁钢管拱形屋盖的矢高、拱形……