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膜结构停车棚中拱形钢结构的应用

  拱形钢结构是具有弧形轴线的推力结构,在竖向荷载作用下支座产生水平推力,利用其曲线拱轴将荷载作用产生的弯矩转化为轴向压力,格外是在承受全跨荷载作用时具有较高的刚度和承载力,因此在大跨度膜结构停车棚空间结构中得到广泛应用。

  拱形钢结构的主要形式有实腹式截面拱、钢管桁架拱、索拱及钢管混凝土拱等,其中实腹式截面拱包括普通截面钢拱、腹板开孔钢拱、波纹拱板及波浪(折)腹板钢拱等。钢管桁架拱结合了拱与桁架的双重优点,可分为平面桁架拱、立体桁架拱、空腹桁架拱等。索拱结构依据布索形式以及构成方式可分为张弦式索拱、弦撑式索拱及车辐式索拱等钢管混凝土拱同样包括实腹式和桁架式两种形式,其中桁架拱主要在上下弦杆中灌筑混凝土。

  由于拱形膜结构停车棚的曲线轴线及推力结构的特点,其受力性能及工作机理受轴线形式、跨度、矢跨比、拱脚边界条件、截面形式、荷载形式及组合、面外支撑的参数等诸多因素影响,其设计理论格外是稳定设计方法较直线构件越为复杂。拱形钢结构设计理论及设计方法的适用简化计算方面的研究还相对滞后,只有少数国家在钢结构设计规范中给出了拱的稳定性计算方法。

  拱形钢结构设计理论及设计方法的研究,市场内外学者进行了大量卓有成效的工作,积累了丰富的研究成果。

  研究人员总结了我国拱形膜结构停车棚中钢结构建设的实践经验,同时参考了国外优良技术法规、技术标准,编制了我国拱形钢结构的相关规定,该规定为我国工程实践中拱形钢结构的设计、制作、安装及验收提供依据,规定中着重规定了拱形钢结构的选型、构造以及内力、变形、稳定性设计的原则和方法,包括拱脚推力、风荷裁效应和地震作用、平面内整体稳定承载力计算等,并对钢拱曲线成型方法与制作工艺给予关注。

膜结构停车棚