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高浅拱形屋顶承载力研究解读

拱形屋顶厂家 2025-08-19 23:05:02 学术论文 8 ℃ 0 评论

作为杰达钢构的技术员，我有幸阅读了一篇关于高（浅）拱形波纹钢屋盖承载力研究的学术论文。这篇由武汉理工大学王世英、王小平两位学者撰写的研究报告，深入探讨了不同矢跨比条件下波纹拱结构在竖向荷载作用下的承载能力变化规律，为我们钢结构行业提供了宝贵的理论指导和实践参考。

随着拱型波纹钢屋盖在我国的广泛应用，这种新型空间钢结构凭借自重轻、造价低、适用跨度大、造型美观等特点，已成为工业厂房、仓库、体育场馆等大跨度建筑的首选方案。然而，在实际工程中，当矢跨比大于0.25的高拱和小于0.2的浅拱等特殊波纹拱出现时，其承载能力表现如何，一直是工程技术人员关注的焦点。

该研究以18m跨MMR-238型波纹拱为研究对象，通过ABAQUS有限元软件建立精确的数值模型，系统分析了不同矢跨比（0.10、0.15的浅拱和0.35、0.40、0.45的高拱）在全跨和半跨竖向荷载作用下的结构响应。

研究结果揭示了几个重要规律。首先，在全跨竖向荷载作用下，高拱结构的极限承载力随矢跨比增大而显著减小，最大降幅可达49.9%；浅拱结构的极限承载力随矢跨比减小也有较大幅度下降，约为17.3%。这一发现对于结构设计具有重要指导意义。

其次，在半跨竖向荷载作用下，矢跨比变化对高拱和浅拱极限承载力的影响相对较小，最大影响幅度仅为14.7%。这说明偏心荷载条件下，结构的承载能力相对稳定。

从荷载-位移曲线分析可知，浅拱的跨中位移普遍小于高拱，表现出更好的刚度特性。同时，全跨荷载下结构位移随矢跨比的变化幅度明显大于半跨荷载情况。

研究还深入分析了结构的破坏模态。在全跨荷载作用下，结构变形呈对称分布，在靠近支座的1/8~1/4跨度段首先发生屈服破坏；而在半跨荷载作用下，结构呈现非对称变形，荷载侧下陷，另一侧隆起，破坏首先出现在隆起侧距离支座1/8~1/6跨度段。

这项研究为实际工程设计提供了重要参考。在选择波纹拱结构时，工程师需要综合考虑矢跨比对承载力的影响。对于需要较高承载力的工程，应避免过大或过小的矢跨比设计。同时，在进行结构验算时，全跨荷载工况往往是控制性因素，需要重点关注。

该研究采用的等效材料方法和有限元分析技术，为同类结构的研究提供了可行的技术路径。通过将复杂的波纹截面等效为正交各向异性平板，大大简化了计算模型，同时保证了分析精度。

值得注意的是，研究中采用的材料参数基于试验数据，考虑了材料和几何非线性，使得分析结果更加贴近实际工程情况。这种严谨的研究方法值得我们在日常设计工作中借鉴和应用。

作为一名钢结构技术员，通过深入学习这类前沿研究成果，我深感理论学习与工程实践相结合的重要性，只有不断提升专业知识水平，才能在日益复杂的工程项目中游刃有余。