施工誤差影響下弦支穹頂?shù)目煽啃约皟?yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、弦支穹頂結(jié)構(gòu)是將現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)引入空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)而形成的全新空間結(jié)構(gòu)體系。通過(guò)在網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中增設(shè)拉索、撐桿并施加預(yù)應(yīng)力，能夠改善空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，降低結(jié)構(gòu)內(nèi)力峰值，增大結(jié)構(gòu)剛度，減小結(jié)構(gòu)撓度。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)該類(lèi)結(jié)構(gòu)體系開(kāi)展了較多的研究，其研究涉及到結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析方法、靜力特性、動(dòng)力特性、施工技術(shù)以及優(yōu)化等內(nèi)容，但在弦支穹頂結(jié)構(gòu)考慮施工誤差下的可靠性及優(yōu)化設(shè)計(jì)方面的研究相對(duì)較少。針對(duì)該現(xiàn)狀，本文對(duì)施工誤差影響下弦支穹頂?shù)目煽啃约皟?yōu)化設(shè)計(jì)

2、進(jìn)行了研究，主要工作內(nèi)容和研究成果如下：
　　(1)基于工程結(jié)構(gòu)可靠性基本理論，針對(duì)不同可靠度計(jì)算方法的適用特點(diǎn)確定本文計(jì)算結(jié)構(gòu)可靠度的方法：隨機(jī)有限元法--ANSYS的PDS技術(shù)。重點(diǎn)介紹了PDS技術(shù)中的兩種概率設(shè)計(jì)方法：蒙特卡羅模擬技術(shù)和響應(yīng)面法。通過(guò)一個(gè)平面框架結(jié)構(gòu)和一個(gè)平面張弦梁結(jié)構(gòu)的算例，分別采用蒙特卡羅模擬技術(shù)和響應(yīng)面法計(jì)算了它們?cè)谖灰剖Ｊ较碌目煽慷?，?duì)比計(jì)算結(jié)果可知利用PDS技術(shù)計(jì)算結(jié)構(gòu)可靠度是可行有效的。

3、>　　(2)在總結(jié)施工誤差、荷載和結(jié)構(gòu)抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)的基礎(chǔ)之上，根據(jù)基本隨機(jī)變量的類(lèi)別，分別采用蒙特卡羅模擬技術(shù)和響應(yīng)面法計(jì)算了弦支穹頂結(jié)構(gòu)在位移、強(qiáng)度和穩(wěn)定三種失效模式下的可靠度。在考慮單一基本隨機(jī)變量時(shí)，計(jì)算結(jié)果表明：在滿(mǎn)足規(guī)范對(duì)節(jié)點(diǎn)位置偏差和索長(zhǎng)誤差的限值要求時(shí)，索長(zhǎng)誤差對(duì)結(jié)構(gòu)可靠度的影響比節(jié)點(diǎn)位置偏差更大；在考慮多種基本隨機(jī)變量時(shí)，計(jì)算結(jié)果表明：節(jié)點(diǎn)位置偏差和索長(zhǎng)誤差會(huì)降低結(jié)構(gòu)的可靠度。
　　(3)為了研究施工誤差中的節(jié)點(diǎn)位

4、置偏差對(duì)結(jié)構(gòu)可靠度的影響，對(duì)節(jié)點(diǎn)位置偏差進(jìn)行了參數(shù)化分析，節(jié)點(diǎn)位置偏差的限值分別采用了L/1400、L/1200、L/1000、L/800和L/600，計(jì)算結(jié)果表明，隨著節(jié)點(diǎn)位置偏差限值的增大，結(jié)構(gòu)在位移、強(qiáng)度和穩(wěn)定三種失效模式下的可靠度均會(huì)降低。
　　(4)為了研究結(jié)構(gòu)矢跨比對(duì)節(jié)點(diǎn)位置偏差在可靠性方面的敏感性，對(duì)結(jié)構(gòu)的矢跨比進(jìn)行了參數(shù)化分析，矢跨比分別采用了L/10、L/9、L/8、L/7、L/6和L/5，計(jì)算結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)矢跨

5、比越小對(duì)節(jié)點(diǎn)位置偏差越敏感。
　　(5)針對(duì)實(shí)際工程中節(jié)點(diǎn)數(shù)目龐大，采用蒙特卡羅模擬技術(shù)計(jì)算結(jié)構(gòu)可靠度耗時(shí)太長(zhǎng)的問(wèn)題，提出了一種基于屈曲模態(tài)隨機(jī)線性組合的節(jié)點(diǎn)位置偏差模擬方法，該方法可有效提高計(jì)算結(jié)構(gòu)可靠度的效率，并通過(guò)相關(guān)算例驗(yàn)證了該方法的可行性和有效性。當(dāng)基本隨機(jī)變量包含施工誤差、荷載和結(jié)構(gòu)抗力時(shí)，采用該方法計(jì)算結(jié)構(gòu)可靠度時(shí)，誤差較小，能夠滿(mǎn)足工程上的精度要求。
　　(6)基于優(yōu)化設(shè)計(jì)和可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)基本理論，提出了一種