索穹頂結(jié)構(gòu)多種預(yù)應(yīng)力張拉施工方法的全過程分析.pdf

1、索穹頂結(jié)構(gòu)是按照張力集成思想發(fā)展出來的一種方興未艾的結(jié)構(gòu)形式.索穹頂結(jié)構(gòu)由豎桿和拉索組成,依靠連續(xù)預(yù)應(yīng)力回路提供的剛度來抵抗外荷載.這種結(jié)構(gòu)形式簡化了結(jié)構(gòu)的桿件布置,充分發(fā)揮了材料特性.同時(shí),輔助以膜材為主的覆蓋材料,索穹頂結(jié)構(gòu)具有自重輕,跨度大及建筑造型簡潔自由等特點(diǎn).自1988年首爾奧運(yùn)會(huì)體育館首次采用索穹頂結(jié)構(gòu)后,不同形式,不同跨度的索穹頂工程不斷建成.經(jīng)過這些實(shí)際工程的檢驗(yàn)和技術(shù)積累,索穹頂結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)計(jì)算分析,施工技術(shù)等方面都取

2、得了長足的進(jìn)步. 目前國際上已經(jīng)建成的索穹頂工程基本分為兩種形式:Geiger 型和 Levy 型.Geiger 型索穹頂索桿輻射狀布置,但平面外穩(wěn)定性不足；Levy 型索穹頂采用葵花型索桿布置方式,增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性.由于國內(nèi)無索穹頂結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用,目前對(duì)索穹頂結(jié)構(gòu)的研究主要集中在理論計(jì)算,結(jié)構(gòu)性能分析等方面.有關(guān)索穹頂工程施工技術(shù)和施工張拉全過程的分析研究比較分散,不夠系統(tǒng),有些方法引入了值得商榷的假定,需進(jìn)一步研究.

3、 本文在廣泛查閱現(xiàn)有資料的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地提出了可用于索穹頂結(jié)構(gòu)施工張拉的九種方法.并以某體育館的索穹頂結(jié)構(gòu)方案為背景,采用動(dòng)力松弛法對(duì)各種預(yù)應(yīng)力張拉方法進(jìn)行了全過程分析,為實(shí)際工程的施工張拉提供了可靠的理論支持. 本文第一章在查閱大量國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,介紹了張力集成體系及索穹頂結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史,工程應(yīng)用以及研究現(xiàn)狀等,同時(shí)確定了本文的主要研究內(nèi)容. 第二章主要研究了索穹頂結(jié)構(gòu)的形態(tài)分析.分析了空間索桿體系的不同分類,

4、推導(dǎo)了索、桿單元的計(jì)算方程.利用二次奇異值分解法,對(duì)索穹頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體可行預(yù)應(yīng)力分布求解,確定了結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力分布,為下一步施工分析提供數(shù)據(jù). 第三章首先介紹了目前已經(jīng)完成的索穹頂工程的一般建筑施工過程.接著介紹了現(xiàn)有的兩種關(guān)于索穹頂結(jié)構(gòu)施工分析方法:正分析法和反分析法.根據(jù)索穹頂結(jié)構(gòu)索桿受力特點(diǎn),施工張拉桿件及張拉順序提出九種不同的預(yù)應(yīng)力張拉施工方法.此外還介紹了用于索穹頂結(jié)構(gòu)施工分析的動(dòng)力松弛法的基本原理及算法. 第四

5、章以某工程的索穹頂設(shè)計(jì)方案為背景,對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工全過程模擬.采用動(dòng)力松弛法對(duì)九種不同的預(yù)應(yīng)力張拉方案分別進(jìn)行計(jì)算,得到在不同張拉階段的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和構(gòu)件內(nèi)力.根據(jù)這些施工控制量可以對(duì)實(shí)際工程預(yù)應(yīng)力張拉施工進(jìn)行位移、內(nèi)力雙控制,以此保證施工精度和質(zhì)量. 第五章是編制了相關(guān)程序?qū)κ┕埨^程分析的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,通過二維和三維的結(jié)構(gòu)施工示意圖展示九種不同施工張拉過程,實(shí)現(xiàn)施工過程各階段可視化,從而直觀地模擬各種施工方法過程中的