第36卷第7期 北京科技大学学报 Vol.36 No.7 2014年7月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jul.2014 立体拱架结构性能的试验研究 牟在根”区，冉鹏飞”，刘国跃”，张相勇 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京1000832)北京市建筑设计研究院，北京100045 ☒通信作者，E-mail:gmu@ces.usth.cdu.cm 摘要立体拱架结构体系是在综合了索及拱结构等优点的基础上，构思出的一种新型大跨度空间结构形式，作为一种轻 巧、高效的大跨度结构，立体拱架结构已经有广泛的应用.为了进一步研究该结构形式的受力性能，制作了比例为1：20的缩 尺模型，并进行试验研究.结果表明：在荷载作用下，拱脚受力最大，其余构件受力较小且处于弹性阶段：索对提高结构承载力 及抵抗结构变形起到非常重要的作用. 关键词拱架结构：三维：结构性能：受力性能：主站房：试验研究 分类号TU399 Experimental study on the structural performance of a three-dimensional arch structure MU Zai-gen,RAN Peng fei,LIU Guo-yue,ZHANG Xiang-yong? 1)School of Civil and Environmental Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Beijing Institute of Architectural Design,Beijing 100045,China Corresponding author,E-mail:zgmu@ces.ustb.edu.cn ABSTRACT The three-dimensional arch structure is a new style of large-span structure,which synthesizes the advantages of the arch and dragline.As a light and highly active structure,the three-dimensional arch structure has been used widely.In order to make fur- ther research on the mechanical behavior of the structure,a 1:20 scale model test was carried.The test data show that the stress of the springing is the greatest and those of the other structure parts are less.The dragline is important to improve the bearing capacity and the ability of resisting deformation. KEY WORDS arches;three-dimensional;structural performance;mechanical behavior:main station:experimental study 立体拱架结构体系是在综合了索及拱结构优点 进一步研究该结构形式的受力性能，本文制作了比 的基础上，构思出的一种新型大跨度空间结构形式 例为1：20的缩尺模型，进行试验研究.试验的主要 作为一种轻巧、高效的大跨度结构，立体拱架结构己 目的如下：(1)观察并记录立体拱架结构在节点荷 经有广泛的应用.目前，国内外学者进行了许多大 载作用下变形至坍塌的全过程：(2)分析立体拱架 跨度结构的试验研究工作，以检验理论分析方法或 结构的受力性能及破坏形式，以鉴别该结构形式是 实际工程的可靠性，但试验效果往往不是十分理想. 否合理：(3)根据试验数据，与理论分析结果进行对 这主要是由于缩尺模型放大了实际结构可能的初始 比，检验所建立的立体拱架结构模型的可靠性. 缺陷程度，且加载方式难以选择.尽管如此，试验 1试验模型设计及制作 研究仍是立体拱架结构性能研究不可缺少的一部 分，因而必须尽量减小这些不利因素的干扰.为了 本文试验以青岛北站主站房结构为原型，主 收稿日期：201303-17 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50878022) DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.07.020:http://journals.ustb.edu.cn第 36 卷 第 7 期 2014 年 7 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 36 No． 7 Jul． 2014 立体拱架结构性能的试验研究 牟在根1) ，冉鹏飞1) ，刘国跃1) ，张相勇2) 1) 北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083 2) 北京市建筑设计研究院，北京 100045  通信作者，E-mail: zgmu@ ces． ustb． edu． cn 摘 要 立体拱架结构体系是在综合了索及拱结构等优点的基础上，构思出的一种新型大跨度空间结构形式． 作为一种轻 巧、高效的大跨度结构，立体拱架结构已经有广泛的应用． 为了进一步研究该结构形式的受力性能，制作了比例为 1∶ 20 的缩 尺模型，并进行试验研究． 结果表明: 在荷载作用下，拱脚受力最大，其余构件受力较小且处于弹性阶段; 索对提高结构承载力 及抵抗结构变形起到非常重要的作用． 关键词 拱架结构; 三维; 结构性能; 受力性能; 主站房; 试验研究 分类号 TU 399 Experimental study on the structural performance of a three-dimensional arch structure MU Zai-gen1)  ，ＲAN Peng-fei1) ，LIU Guo-yue1) ，ZHANG Xiang-yong2) 1) School of Civil and Environmental Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Beijing Institute of Architectural Design，Beijing 100045，China  Corresponding author，E-mail: zgmu@ ces． ustb． edu． cn ABSTＲACT The three-dimensional arch structure is a new style of large-span structure，which synthesizes the advantages of the arch and dragline． As a light and highly active structure，the three-dimensional arch structure has been used widely． In order to make fur￾ther research on the mechanical behavior of the structure，a 1∶ 20 scale model test was carried． The test data show that the stress of the springing is the greatest and those of the other structure parts are less． The dragline is important to improve the bearing capacity and the ability of resisting deformation． KEY WOＲDS arches; three-dimensional; structural performance; mechanical behavior; main station; experimental study 收稿日期: 2013--03--17 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 50878022) DOI: 10． 13374 /j． issn1001--053x． 2014． 07． 020; http: / /journals． ustb． edu． cn 立体拱架结构体系是在综合了索及拱结构优点 的基础上，构思出的一种新型大跨度空间结构形式． 作为一种轻巧、高效的大跨度结构，立体拱架结构已 经有广泛的应用． 目前，国内外学者进行了许多大 跨度结构的试验研究工作，以检验理论分析方法或 实际工程的可靠性，但试验效果往往不是十分理想． 这主要是由于缩尺模型放大了实际结构可能的初始 缺陷程度［1］，且加载方式难以选择． 尽管如此，试验 研究仍是立体拱架结构性能研究不可缺少的一部 分，因而必须尽量减小这些不利因素的干扰． 为了 进一步研究该结构形式的受力性能，本文制作了比 例为 1∶ 20 的缩尺模型，进行试验研究． 试验的主要 目的如下: ( 1) 观察并记录立体拱架结构在节点荷 载作用下变形至坍塌的全过程; ( 2) 分析立体拱架 结构的受力性能及破坏形式，以鉴别该结构形式是 否合理; ( 3) 根据试验数据，与理论分析结果进行对 比，检验所建立的立体拱架结构模型的可靠性． 1 试验模型设计及制作 本文试验以青岛北站主站房结构为原型，主