大跨度组合拱支撑结构应力分析的有限元模拟

摘要

研究目的:钢拱形结构由于具有造型美观和造价节省等优点,在具有大跨度结构的现代公共建筑中有着广泛的应用.重庆西站正立面的建筑造型所采用钢拱结构是构造两个截面为四边形的弧形拱,为分析重力作用下该结构局部的位移和应力分布,本文在ANSYS中建立组合拱的一个三维几何模型,然后对组合拱二维几何模型结构通过有限元方法进行离散并做应力分析.研究结论:(1)通过设定边界条件和施加集中力后,组合拱结构开始发生缓慢的变形,并明显看出偏移从中间向两端传递,其中第二层拱的两侧拱脚处位移偏移最大,垂直方向第一层拱的中间垂直位移最大,位移偏移依次由内而外降低;(2)经过差分方程的数值计算和分析,该拱结构在水平力作用平面内有较大刚度,可以有效传递水平力;垂直方向能够有效的吸收部分剪力,其中第二层拱的两侧拱脚处有明显的应力集中现象;(3)该研究成果可应用于钢拱形结构的施工实践和理论研究.