桁架M形空间钢管桁架屋盖结构方案设计及有限元分析

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M形空间钢管桁架屋盖结构方案设计及有限元分析

陈露

中衡设计集团股份有限公司苏州215021

摘要:本文对M形空间钢桁架屋盖进行了结构方案设计分别在结构①面和②面设计采光面提出了两种结构方案。采用Midas/Gen软件对两种结构方案进行了有限元分析得出了主要受力构件的应力-应变状态计算结果显示两种方案应力比均满足要求截面较小的方案通过起拱挠度满足要求。随后本文对支座连接进行了初步设计为同类工程改造设计提供了参考。

关键词:多折屋盖方案设计有限元分析支座连接

Abstract: In this paper, the structural design of the M-shaped space steel truss roof is presented.Two structural schemes are proposed respectively on front and back l ighting surface.By using finite el’ement analysis software Midas/Gen, the paperfigures outthe main stress components stress-strain state of twoschemes.Thecalculation results showthatthe twoschemes cansatisfythe requirement of stress ratio, and the smal lersection meets the requirements through arching deflections.Afterthat, this papergives a prel iminary design of the support connection,which provides a reference forthe design of simi lar projects.

Keywords:multiple-folding roof, conceptual design, finite element analysisjoints of support

0项目概述

随着经济的发展和科学技术的不断进步人们对结构的空间和跨度的要求越来越高。钢管桁架结构作为一种典型的空间结构体系其自身截面特性良好具有承载性能高、造型美观、外型简洁、流畅、节点形式简单、施工简单、节省材料等特点 因此在建筑结构尤其是大跨度空间结构中得到了广泛的应用。本文采用M形空间钢管桁架进行了屋盖结构方案设计并采用Midas/Gen软件对其进行了有限元分析。

在某学校改扩建项目中少年科学馆是其标志建筑集学习、参观、展示、交流于一体的综合空间。其中庭顶部设计一双坡多折钢屋盖该部位作为室内空间向室外中庭的延续使用了大片天窗幕墙营造轻盈通透的感觉。这就要求不能有多余的结构构件普通的平面和空间钢桁架显然不能满足美观要求。现拟充分利用现有的M形造型来设计异形空间钢桁架力求做到建筑与结构完美结合对结构方案进行比选和探讨。建筑设计示意图及屋盖效果图如图1、 图2所示平面布置图如图3所示。