论文摘要
网架结构是一种较好的大跨度屋盖结构形式。它具有空间受力、节省钢材、空间刚度大、建筑高度小、便于业化、定型化、建筑造型美观等优点,在国内外中以得到广泛应用。本文通过分析前人的研究成果,针对网架结构存在次应力的问题进行理论研究和结构计算。目前在网架的结构设计中,工程中普遍采用的方法是按理想铰接模型进行计算,并根据计算出的杆件截面应力选择合适的杆件型号,计算网架结构内力时,一般采用如下基本假定：（1）节点均为铰接；（2）杆件轴线平直相交于节点中心；（3）荷载作用线通过网架的节点。完全符合上述假定的网架,其杆件只受轴向力作用,由杆件的轴向内力引起的应力称为正应力。但在实际结构中,这些假定并不可能完全成立,一般情况下都是难以实现理想的铰,杆件端部或多或少有一定的转动约束,必然存在由弯矩产生的次应力。在这种网架结构中,除轴向应力外,还不可避免的会产生弯曲应力,即为节点刚性所产生的次应力。此外,节点处杆件轴线不一定交汇于一点,由于节点偏心的影响也会使节点处产生相应的额外的弯矩的作用,由于次应力的存在,使得网架结构杆件的截面应力不仅有轴向应力还有弯曲应力。参考钢结构规范,提出考虑次应力条件下,网架杆件的强度准则和失稳条件。本文分别建立节点铰接形式和节点刚接以及半刚性连接形式的有限元模型,推导出三种情况下的空间整体刚度矩阵,根据M-θ曲线得到tanφ=M/θ,α=2φ/π,α即为半刚性系数,当φ=0时,M/θ=0,α=0,节点为铰接；当φ=π/2时,M/θ=+∞,α=1,节点为刚接；当0<φ<π/2时,0<M/θ<+∞,0<α<1,节点为半刚性连接。选取了一系列正四角锥网架,改变不同的几何参数,计算次应力的大小,分析次应力的分布规律,分析钢网架屋盖结构分别在静力条件下和动力条件次应力的影响因素。根据计算结果的得到,随着节点刚度的增大,网架次应力增大,挠度减小,在节点刚性比较大时,需要考虑次应力的影响。