薄壁钢拱壳结构的剪滞效应分析.pdfVIP

t工程力学》增刊 1999年 ·125· 薄壁钢拱壳结构的剪滞效应分析 欧阳潞徐国彬 北方交通太学士建摹68#北京100044) 提要文章用变分法分析薄壁钢拱壳结构在两种竖直均布荷载作用下的剪滞效应t探讨了拱壳轻 钢结构剪滞效应随拱壳的截面几何特性、拱壳跨度等因素的变化，并得出一些实用的结论。 关键词剪滞效应，剪滞系数，薄壁钢拱壳结构 Macl血e)， BuiIding 薄壁钢拱壳结构是由专门的自动房屋建筑机组ABM(Alltom出c 先将厚度为0．6～1．6∞的建筑彩色钢板压制成直侧边槽型截面直板，再滚压成为圆弧形 单拱．最后把各单拱沿边缘用锁边机依次联接而成的一种新型房屋轻钢结构。它因建筑空 间大，锁边严密．施工简便，抗震性能好等优点而获得了一定范围的应用。 薄壁钢拱壳结构的扳件宽厚比可能达300以上，翼板宽度较大，因而工程界担心这种 Lag)现象。这种现象是由于翼 结构在对称挠益时。极可能发生明显的剪力滞后(shear 板的剪切变形使翼板远离腹板处的纵向位移滞后于腹翼板交角处，因此弯曲应力的横向分 布呈曲线状(图1)。初等弯曲理论变形的平截面假定可能已不适用于拱壳轻钢结构的分 析。因此有必要研究其剪滞效应，探讨剪滞效应对薄壁钢拱壳结构的影响程度。 h × 闰l截面应由骨布 圈2简化藏面 1简化与假定 在变分法解析前·首先得确定计算蜷型，对薄壁钢拱壳结构作一定的简化-并假定位 移函数。取一单拱作为研究对象．截面简化为图2所示形式。在应用变分法的最小势能原 歇阳潞．男．1975．7出生．工学砸士 ：!踅： !三矍查兰!丝型 !!!!生 一—— 理分析剪滞敬应时．采用两个广义位移 ∞=∞(s) (1) ，，(一，_r)：M!警+(1一享『)“(s)】+v(s) (2) ‘1s D 式中：∞(s)一圆弧Jf，拱壳的径向位移： u(s，x卜一切向位移：． u(s卜一翼板最大切向位移差函数，无量纲； v(s卜截面形心的切向位移： s一圆弧形拱壳的环向坐标： x一圆弧形拱壳的径向坐标： b一半翼绿踅度： h一截面上一点到截面形心的径向距离： 式(2)假定翼板的纵向位沿横向呈三次抛物线分布．这个假定比较符合实际情况“1。 式(1)、【2)是s、x的连续函教．满足变形协调条件，满足翼板与腹板交角处的变 形连续条件。 计算应变能时、腹扳部分仍采用平截面假定；对于翼板。径向应变岛及横向应变氐略 去币计：板平面外翦切变开三Y；，及k均忽略不计。 2变分法解析 2．1拱壳受竖向均布【水平投影)荷载q 根据最小谤能原理．外力作用下结构处于平衡时．任何虚位移下．体系总势能的变分 为零．亦即 棚=J(矿+肌=0 式中矿一体系的应屯能：∥一外力势能； 对于受竖向均布(水iP投影)荷载的拱壳轻钢结构．外力势能 谚=叮和耐鼬一』矾如触疗‘警+；“+毒)诸 (4) 腹板