广州大学土木工程学院 广州 510006
摘要：在屋面系统中，现有的研究大都是屋面对檩条的受力约束影响，而檩条对整体结构性能影响的研究还很鲜见。鉴于此，分析悬挑钢桁架、钢网架、弦支穹顶、空间立体行架4个实际工程模型中的檩条对整体结构变形影响。
关键词：大跨结构；檩条；屈曲分析
引言
檩条在大跨结构屋面系统中属于承上启下的构件，在被主体结构钢架支撑的同时，也对屋面的平面外稳定提供帮助。目前的工程结构性能设计的过程中忽略了檩条在风荷载作用下可能失稳，甚至可能影响结构的整体性能。大跨钢结构的主振型一般为水平方向，而檩条的刚度可能影响屋盖整体的竖向刚度。本研究通过对整体结构中檩条建模进行整体分析，对比验证大跨结构有无檩条对结构的变形是否存在影响。
1.工程概况
对4个工程设计模型进行檩条建模，分析恒载、恒活载以及等效静力风荷载工况下结构有无檩条对结构变形的影响，在Midas Gen中实现檩条的建模，试探究檩条在大跨钢结构建模数值分析时对结构刚度稳定性的贡献大小以及探究在哪种结构体系檩条对结构刚度稳定性贡献更为敏感。
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图1 4种大跨结构三维模型
2.变形分析及屈曲分析
表1 荷载工况变形峰值分析对比
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从表1中可以看出，悬挑钢桁架结构有无檩条的变形前后对比变化不大，有檩条时变形会有所减小，屈曲分析在D+L工况下屈曲模态接近，而D+WY工况下有檩条的屈曲模态变大；弦支穹顶结构有无檩条的变形前后对比变化较大，有檩条时变形会有所减小；钢网架结构有无檩条的变形前后对比变化不大，有檩条时变形会有所减小，屈曲分析在D+WY和D+L工况的屈曲模态变化不大；空间立体桁架结构有无檩条的变形前后对比变化不大，有檩条时变形会有所减小，屈曲分析：有檩条的屈曲模态比无檩条的增大5倍左右。
注：差别=无檩条变形-有檩条变形
3.弦支穹顶
檩条对弦支穹顶的变形较为敏感，因此对弦支穹顶模型进行实际施工过程中的有无檩条的变形对比分析。从表2和图1中可以看出，结构没有建檩条时，变形较大，建有檩条后，结构的变形各工况下都有减小，由此可知檩条对主体结构的变形具有一定的减小作用，对于实际的工程设计过程中，因考虑檩条对主体结构变形的贡献，且对变形有减小作用，考虑是檩条对于整体结构的刚度是有一定的提高作用。
表2 无檩条和带檩条结构变形分析
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注：工况5/6不考虑容重是因为DL中已经考虑檩条容重；变形均为结构竖向变形
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图1 有无檩条结构变形对比曲线
4.结论
悬挑钢桁架、钢网架、弦支穹顶、空间立体行架4个实际工程模型中，弦支穹顶结构体系中檩条对整体结构变形影响较大，且檩条对主体结构的变形具有一定的减小作用，对于实际的工程设计过程中，因考虑檩条对主体结构变形的贡献。
参考文献：
[1]叶志雄，邱剑.直立锁边金属屋面对檩条侧向稳定的影响分析[J].钢结构，2012，27（011）：20-22.
[2]余红军.广东科学中心屋面檩条设计[J].低温建筑技术，2006（05）：23-25.