梭形轻钢屋架事故原因的再分.doc

梭形轻钢屋架事故原因的再分梭形轻钢屋架事故原因的再分析梭形轻钢屋架事故原因的再分析张日向张清贺王全增韩冰翰(大连理工大学大连116024)摘要以某梭形轻钢屋架事故为背景~对事故原因进行了进一步分析~从受压腹杆的稳定计算长度、矩形箍筋对受压与受拉腹杆的作用以及腹杆的可能变形形态等角度进行了理论分析~并应用大型结构计算软件ANSYS进行了多种情况下的计算~明确了事故原因~提出了预防类似事故发生的方法~以及此类梭形钢屋架的改进型式。关键词轻钢屋架矩形箍筋计算长度系数压杆稳定THEFURTHERANALYSISOFTHEREASONSOFCOLLAPSEOFTHELIGHTSTEELROOFTRUSSWITHSHUTTLESHAPEZhangRixiangZhangQingheWangQuanzengHanBinghan(DalianUniversityofTechnologyDalian116024)ABSTRACTThepaperanalyzesthereasonsofcollapseofthelightsteelroofwithshuttleshapeonsecondthoughts,pressiveanddrewmembersandpossiblecurvingforms,withtheanalysissoftwareofANSYS,=7225542L80x660010329782160216010080图1梭形轻钢屋架单片腹杆计算计算简图(长度:mm)在文献【1】中提到37,的建筑事故(1958,1989)都源于屋盖结构,,,造成了许多重大的事故。由于经济、实用的特性,梭形轻型钢屋架在中等跨度的屋盖结构中应用较多,但是由于对设计、施工问题重视不够,已经发生了多次重大事故。1988年以前的《钢结构设计规范》(TJ17-74)和1996年的第一版及1999年第二版“轻钢结构设计手册”中有关梭形轻钢屋架的计算方法均采用了文献【2】中的计算方法,已经发生事故的梭形轻钢屋架均是以此方法设计的。可见梭形轻钢屋架设计上的缺陷还未引起足够重视,那么探究事故的原因,提出解决的方法就显得非常重要和紧迫。本文就是以D市某机械厂梭形轻钢屋架事故为研究对象,对事故原因进行了再探讨。。屋盖结构共五榀,此屋架发生事故时伤亡人数达221人,造成重大损失。,导致整体丧失稳定,即该事故是稳定破坏。本文通第一作者简介:张日向女1952年出生副教授梭形轻钢屋架事故原因的再分析过计算、推理确定此结构是由于腹杆两端焊接发生延迟裂纹,随着延迟裂纹的扩展,使得该腹杆与上下弦杆之间的连接不足以提供足够的约束,发生内力重分布,导致了构件屈曲,发生破坏,即事故的原因是延迟裂纹。同时,此结构仍然存在设计上的严重错误,本文对腹杆稳定性进行了分析,对设计上的缺陷加以改正,提出了新型梭形钢屋架。2稳定性分析由于梭形轻钢屋架构件强度高,截面相对较小,容易发生失稳。梭形轻钢屋架主要稳定问题是带箍筋腹杆的稳定问题,文献【2】中对受压腹杆的可能的失稳形态、受压腹杆的稳定计算长度、矩形箍筋对受压与受拉腹杆的作用等问题存在不同程度的错误。下面就带矩形箍筋的腹杆(见图2)进行平面内、平面外两个方向的稳定分析,这里关键问题是讨论矩形箍筋所起的作用。取图2中的受压杆AB为研究对象,箍筋主0,x,l/2要起到联系压杆AB和拉杆BG的作用,可以视作弹性支撑,受力图如图3所示,分别在和,,M,Ml/2,x,l对于x截面建立2个力矩平衡方程(,为外力矩),根据边M,,EIyMintextintextx,l/2界条件时,截面转角相等得到构件的屈曲方程如下:上弦V形腹杆Akl4Nklkl(1)G(,1)cos(),sin(),02cl22矩形箍N2EK式中:,k,FEIH下弦l/2,即:在弹簧刚度很大时,杆件AB的有效计算长度为2CBD4,EI,根据推导:,Ncr2lN2,2带入式(1)得到这种图2带箍筋的腹杆示意图k,,,kkl,,,tgkl,0,11EIl216,EI情况下的弹簧刚度,称作临界刚度。,,通过箍筋对受压腹杆提供弹簧作用的受拉腹杆与受压腹杆均采用相同截面型式和材料,长度相差不大,可视为同等长度。如图2中拉杆BG,与压杆AB一样可以得到如图3所示的受力图,不过此时