杆式折叠结构的设计与受力性能分析

刘俊锋, 刘艳芝, 朱德举, 王涛

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建筑钢结构进展 ›› 2025, Vol. 27 ›› Issue (02) : 64-73+122. DOI: 10.13969/j.jzgjgjz.20230829001

杆式折叠结构的设计与受力性能分析

  • 刘俊锋, 刘艳芝, 朱德举, 王涛
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摘要

为了实现房屋的折叠与展开并满足其受力需求,在传统剪支铰折叠结构的基础上,提出一种新型杆式折叠结构。首先,对新型杆式折叠结构进行设计和优化,采用螺旋理论对其进行自由度分析。同时,建立高度为2.2 m的ABAQUS有限元模型,对其施加平面内竖向荷载,获得不同铰接约束次数、钢材强度等级、销轴孔径、槽钢立柱壁厚、杆件宽度条件下折叠结构的初始刚度、极限承载力和破坏模式。最后,对折叠结构进行稳定性分析,提出了设计建议。结果表明:当折叠结构展开后高宽比为1/21/2时,可以达到最大折叠率;折叠结构展开过程中机构自由度为1,当折叠结构完全展开并施加一定铰接约束后结构自由度为负值;次要受力杆件、销轴孔径对结构初始刚度和极限承载力影响不大;提高钢材强度等级、槽钢立柱壁厚、主要受力构件宽度可提高结构初始刚度和极限承载力,但是其值过高时会导致结构发生失稳破坏;为避免结构失稳,可通过促进塑性铰形成和将特定杆件改为箱形截面两种途径来实现。

关键词

折叠结构 / 有限元模拟 / 螺旋理论 / 荷载-位移曲线 / 稳定性分析

中图分类号

TU31

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刘俊锋, 刘艳芝, 朱德举, 王涛. 杆式折叠结构的设计与受力性能分析. 建筑钢结构进展. 2025, 27(02): 64-73+122 https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230829001

基金

湖南省自然科学基金(2023JJ30142); 长沙市自然科学基金(kq2208033); 山东省科技型中小企业创新能力提升工程项目(2021TSGC1175); 湖湘高层次人才聚集工程-创新人才(2021RC5005)

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