連續(xù)折線索單元及索穹頂結(jié)構(gòu)靜動力性能研究.pdf

1、基于張拉整體思想的索穹頂結(jié)構(gòu)以其極高的結(jié)構(gòu)效能贏得了結(jié)構(gòu)工程師的青睞，國內(nèi)外學(xué)者都積極投入本領(lǐng)域的研究。在索結(jié)構(gòu)中，為便于施工，常常采用連續(xù)折線索進(jìn)行張拉，但如何進(jìn)行連續(xù)索的計(jì)算還是比較棘手的課題。雖然已提出了各種連續(xù)索的分析方法，但都存在一定限制。 處理結(jié)構(gòu)吊裝問題的約束繩系力學(xué)理論，采用的是解析幾何的方法確定結(jié)構(gòu)幾何，程序缺乏通用性；對于細(xì)長構(gòu)件的壓彎影響較難考慮。如何進(jìn)行連續(xù)索的理論計(jì)算顯得十分重要。 首先介紹了空

2、間結(jié)構(gòu)形式，引入張拉整體結(jié)構(gòu)概念，對索穹頂結(jié)構(gòu)及目前的研究狀況進(jìn)行了重點(diǎn)介紹。 然后介紹了索穹頂結(jié)構(gòu)形式和索穹頂結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)方法，并采用簡化桁架計(jì)算方法進(jìn)行了Geiger型和Levy型索穹頂結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)。 建立了結(jié)構(gòu)分析采用的有限元方法，為結(jié)構(gòu)計(jì)算提供依據(jù)。在文獻(xiàn)[27]建立了3節(jié)點(diǎn)和4節(jié)點(diǎn)連續(xù)折線索有限元方程的基礎(chǔ)上，建立了任意節(jié)點(diǎn)連續(xù)折線索有限元方程，為實(shí)際工程連續(xù)索的計(jì)算提供依據(jù)，并證明了該理淪處理動力問題一樣

3、有效。 對結(jié)構(gòu)吊裝問題采用連續(xù)折線索有限單元法進(jìn)行了分析。通過實(shí)例分析表明，該方法處理結(jié)構(gòu)吊裝問題是簡潔、有效的，并可以進(jìn)行吊裝全過程分析，解決了工程結(jié)構(gòu)吊裝中的理論難題，同時證明了連續(xù)索有限元理論的正確性。 對采用間斷索和連續(xù)折線索的索穹頂結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行了均布荷載和非對稱荷載作用下的靜力分析、溫度作用分析及穩(wěn)定性分析。非對稱荷載作用下結(jié)構(gòu)受力不利，溫度對結(jié)構(gòu)影響明顯，結(jié)構(gòu)不存在整體穩(wěn)定性問題。 分析了結(jié)構(gòu)荷載、預(yù)

4、應(yīng)力水平及所采用的索單元形式對結(jié)構(gòu)頻率和振型的影響。結(jié)果表明結(jié)構(gòu)頻率受荷載影響明顯、受預(yù)應(yīng)力水平影響不明顯、受連續(xù)索單元影響明顯：振型基本不受荷載和預(yù)應(yīng)力影響，但受連續(xù)折線索的影響。 對采用間斷索的索穹頂結(jié)構(gòu)和采用連續(xù)索的索穹頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗震分析。分析結(jié)果表明，采用間斷索的索穹頂結(jié)構(gòu)抗震性能良好，而采用連續(xù)索的索穹頂結(jié)構(gòu)在地震作用下發(fā)生崩潰。建議在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時采用問斷索進(jìn)行設(shè)計(jì)，施二[時可以考慮采用連續(xù)索進(jìn)行張拉，但張拉完畢應(yīng)對連