由落地式钢管桁架拱自振特性的单一参数分析可知，高跨比、宽高比、榀间距对桁架拱的动力性能影响显著，因此将高跨比、宽高比、榀间距作为三个变参数进行落地式钢管桁架的轴力分析。三个基本参数的各个因素水平取值如表7-5所示。

表7-5　基本参数取值

计算时因为模型为理想对称的结构，所以在取单元以及节点的时候，取结构的一半进行比较分析，杆件编号如图7-24所示。在分析中，N代表水平地震产生的杆件轴力，Nmax代表水平地震产生的最大杆件轴力。

图7—24　落地式钢管桁架拱杆件编号

1．榀间距变化下的杆件轴力变化规律

从图7-25可以看出，上弦杆的轴力最大值出现在距拱端1／8处（即图中的上弦杆3）；下弦杆的轴力最大值出现在距拱端1／8处（即图中的下弦杆4）；腹杆的轴力最大值出现在距拱跨中1／8处（即图中的腹杆8）。

2．高跨比变化下的杆件轴力变化规律

从图7-26可以得出以下结论：

图7—25　榀间距变化下的杆件轴力变化规律

①当拱的高跨比H／L≤1／24时，上弦杆的轴力最大值出现在拱端（即图中的上弦杆1）；当拱的高跨比1／24＜H／L＜1／18时，上弦杆的轴力最大值出现在距拱跨中1／4处附近（即图中的上弦杆6）；当拱的高跨比1／18≤H／L≤1／10时，上弦杆的轴力最大值出现在距拱端1／8处（即图中的上弦杆3）；当拱的高跨比H／L＞1／10时，上弦杆的轴力最大值出现在拱端（即图中的上弦杆1）。

②当拱的高跨比H／L≤1／16时，下弦杆的轴力最大值出现在距梁端1／8处（即图中的下弦杆2）；当拱的高跨比H／L＞1／16时，下弦杆的轴力最大值出现在梁端（即图中的下弦杆1）。

③当拱的高跨比H／L≤1／32时，腹杆的轴力最大值出现在距拱端1／8处（即图中的腹杆3）；当拱的高跨比H／L＞1／32时，腹杆的轴力最大值出现在距拱跨中1／8处（即图中的腹杆8）。

3．宽高比变化下的杆件轴力变化规律

从图7-27可以看出：

①当拱的宽高比W／H≤1／2．5时，上弦杆的轴力最大值出现在距拱跨中1／4处附近（即图中的上弦杆6）；当拱的宽高比W／H＞1／2．5时，上弦杆的轴力最大值出现在距拱端1／8处（即图中的上弦杆3）。(www.daowen.com)

②当拱的宽高比W／H≤1／2．5时，下弦杆的轴力最大值出现在距拱端（即图中的下弦杆1）；当拱的宽高比W／H＞1／2．5时，上弦杆的轴力最大值出现在距拱端1／8处（即图中的下弦杆3）。

图7—26　高跨比变化下的杆件轴力变化规律

③当拱的宽高比W／H≤1／2．5时，腹杆的轴力最大值出现在跨中附近（即图中的腹杆9）；当拱的宽高比W／H＞1／2．5时，腹杆的轴力最大值出现在距拱跨中1／8处（即图中的腹杆8）。

图7—27　宽高比变化下的水平地震影响内力系数

4．最优榀间距、高跨比、宽高比分析

由图7-28～图7-30可知，上弦杆的轴力起控制作用。由图7-29，当桁架拱高度为1．5m即高跨比H／L＝1／32时，上弦杆的Nmax最大，所以在进行落地式钢管桁架拱的设计时，高跨比应控制在（1＋15%）／32＝1／28以外（15%为误差取值范围），当H／L＝1／28时，Nmax＝150 KN，当H／L＝1／8时，Nmax＝150 KN，随着高跨比的增大，Nmax将继续增大，因此应将桁架拱的高跨比控制在128≤H／L≤1／8这一范围内；当图7-30中上弦杆的Nmax＝150kN时，桁架宽度为2．5米，即桁架宽高比W／H＝1／1．2，因此应将桁架宽高比控制在1／1．2以内；当图7-28中上弦杆的Nmax＝150kN时，榀间距为4m，因此应将桁架榀间距控制在4米以外，但是榀间距也不宜过大，按照建筑常规模数，最大不超过2个开间的尺寸，即6．6m。

图7—28　榀间距变化下的最大杆件轴力变化规律

图7—29　高跨比变化下的最大杆件轴力变化规律

图7—30　宽高比变化下的最大杆件轴力变化规律

通过以上对落地式钢管桁架拱的动力响应变参数分析。可以得到以下结论：落地式钢管桁架拱在高跨比、宽高比、榀间距变化下的最大轴力杆件的出现位置具有一定的规律；结构高跨比对桁架拱的动力响应影响较为显著；在进行钢管桁架拱的设计时，将拱的高跨比控制在1／32≤H／L≤1／8之间，截面的宽高比控制在1／1．2以内，榀间距控制在4m≤S≤6．6m，三个变参数在这一区间取值比较合理，这为落地式钢管桁架拱的概念性设计提供了参考。