考慮施工誤差的環(huán)形張弦梁結(jié)構(gòu)極限承載性能和可靠度分析.pdf

1、大跨環(huán)形張弦梁結(jié)構(gòu)是公共建筑的重要組成部分，發(fā)揮著十分重要的作用。因其形式多樣，施工過程復(fù)雜，易受環(huán)境溫度影響等，使其容易受到各種誤差的影響。本文在考慮施工誤差影響的下，對大跨環(huán)形張弦梁結(jié)構(gòu)進行了結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性能及可靠度分析。
　　目前我國對大跨環(huán)形張弦梁結(jié)構(gòu)在施工誤差方面的研究較少，本文以武威體育館大跨環(huán)形張弦梁屋蓋為研究對象，建立SAP2000有限元模型。首先以實測結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)為依據(jù)采用響應(yīng)面法對結(jié)構(gòu)有限元模型進行模型修正，建

2、立基準模型。然后分析了該結(jié)構(gòu)的靜、動力特性和易損性，并且對實測出施工誤差進行模擬，分析了該結(jié)構(gòu)在施工誤差下的整體穩(wěn)定性能，繪制出該結(jié)構(gòu)的荷載-位移曲線。最后再次利用響應(yīng)面法，計算了結(jié)構(gòu)在位移失效模式控制下的結(jié)構(gòu)可靠度。研究的主要內(nèi)容及得到的主要結(jié)論如下：
　?。?）根據(jù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測方案的內(nèi)容，對武威體育館大跨空間張弦梁結(jié)構(gòu)的位移、索力、應(yīng)變、應(yīng)力和溫度等進行監(jiān)測，對武威體育館空間張弦梁屋蓋的監(jiān)測結(jié)果整理分析可以得到主要的施工誤差有撐桿

3、傾斜和拉索超欠張拉等。
　　（2）以實測的位移和索力為依據(jù)，將改進的響應(yīng)面法應(yīng)用于大跨環(huán)形張弦結(jié)構(gòu)有限元模型修正中。修正后的結(jié)構(gòu)響應(yīng)偏差平均減小20％左右，且結(jié)構(gòu)位移偏差控制在10%以內(nèi)，索力偏差控制在5%以內(nèi)。說明建立的響應(yīng)面模型很好地表達了結(jié)構(gòu)實際響應(yīng)與參數(shù)之間的關(guān)系，修正后的模型可以作為基準模型。
　　（3）利用基準模型進行靜力承載性能分析、動力特性分析、IDA和易損性分析；靜力承載性能分析表明結(jié)構(gòu)應(yīng)力和索力低于允許值

4、，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大豎向位移；動力特性分析表明了結(jié)構(gòu)短軸向剛度弱于長軸向，且豎向是該結(jié)構(gòu)剛度最弱的方向；四種不同組合的反應(yīng)譜分析表明，雖然地震力不起控制作用，但結(jié)構(gòu)對豎向地震作用較為敏感；時程分析與反應(yīng)譜分析相比，前者所得的構(gòu)件內(nèi)力較大，且地震動作用下的結(jié)構(gòu)分析更加接近實際；IDA和結(jié)構(gòu)易損分析表明外環(huán)撐桿傾斜對結(jié)構(gòu)剛度的影響比內(nèi)環(huán)撐桿傾斜要稍大，但撐桿傾斜施工誤差對結(jié)構(gòu)剛度影響有限，而預(yù)應(yīng)力的施工誤差對結(jié)構(gòu)的剛度影響相對較大；不管該結(jié)構(gòu)存在

5、何種施工誤差都需較強的地震動作用才能破壞。
　　（4）分別考慮撐桿傾斜5%、10%和15%以及拉索超欠張拉的情況，對結(jié)構(gòu)進行線性和非線性整體穩(wěn)定性分析，結(jié)果表明穩(wěn)定因數(shù)均滿足規(guī)范要求。當傾斜的撐桿數(shù)量達到總數(shù)的3/4左右時，穩(wěn)定因數(shù)降到最低。結(jié)構(gòu)在全跨荷載作用下穩(wěn)定性好于半跨荷載下的，拉索超張拉和全跨荷載相對于其他情況對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有利，但從穩(wěn)定因數(shù)變化值來看，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定對撐桿傾斜和拉索超、欠張拉不太敏感。
　?。?）再次利用響