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近几年,随着人们对结构的空间和跨度的要求越来越高,无站台柱雨棚作为一种新型铁路建筑形式已经成为国内大中型客站建筑选型的主要趋势,其利用大跨度结构将各站台的雨棚合成整体以形成通透、轻盈的无柱空间,其中管桁架结构形式在无站台柱雨棚中最为常见。钢管桁架结构作为一种典型的空间结构体系,具有承载性能高、造型美观、简洁、流畅、节点形式简单、易于施工等众多优点,被广泛应用于大跨度空间结构。
本文利用大型有限元软件MIDAS对太原南站大跨空间雨棚结构的结构受力、变形、抗震性能及整体稳定性等进行了的分析,为今后该结构的发展提供一定的理论基础主要工作和结论如下:
(1)对雨棚结构进行静力分析,考虑不同的荷载工况组合下结构杆件的内力分布和桁架节点的竖向位移。由分析可知雨棚结构设计合理,且具有一定的安全储备;温度荷载对该工程起控制作用,对结构应力和各向位移影响明显。
(2)对雨棚结构自振振型和频率进行分析。结果表明该雨棚结构面外刚度小于面内刚度;前十阶自振频率分布比较密集、均匀,高阶频率相差较小,很多振型存在耦合的特点,在抗震设计中应重点研究高阶振型的影响。
(3)采用振型反应谱法对雨棚结构进行多遇地震下的抗震性能分析,结果表明该雨棚结构的安全储备较高,单向地震作用仅对地震输入方向的位移和基底反力影响较大;水平双向地震作用则对构件内力、应力及各向位移影响均较大。
(4)在屋盖安装过程中对各个施工阶段进行变形观测,将观测数据和模拟结果对比。结果表明各测点挠度均满足规范要求,雨棚结构具有较大的刚性,其变形在可控制的范围内;该雨棚有限元模拟的结果和实际受力性能基本相似。