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《天津大学》 2004年
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凯威特弦支穹顶结构的稳定性分析及弦支穹顶的静力试验研究

窦开亮  
【摘要】:弦支穹顶结构作为一种新型的空间复合结构体系,同单层网壳相比,具有更 高的刚度和稳定性。它将单层球面网壳与张拉整体组合在一起,充分发挥各自的 优点,起到“扬长避短”的作用,可以更合理、更经济的应用于大跨度空间结构 当中。 本文简要地介绍了弦支穹顶结构的研究现状,并提出了几种常见网格类型弦 支穹顶的结构形式,重点以通用有限元分析软件,对凯威特弦支穹顶结构的稳定 性能进行了较为深入的分析;另外,对天津博物馆贵宾厅进行了网壳设计,并对 其现场实物静力加载试验进行了分析处理。 本文对凯威特弦支穹顶结构进行了非线性稳定分析,并重点考察了拉索预应 力、竖向撑杆长度、结构矢跨比及拉索布置等因素对凯威特弦支穹顶结构稳定性 能的影响,并与相应的单层网壳进行了分析对比。 分析研究表明,各项参数对凯威特弦支穹顶结构的稳定性能都有不同程度的 影响。结构的稳定承载能力随拉索预应力的增加有较大幅度的提高;结构竖向撑 杆长度增大也能大幅的提高结构的稳定承载力;虽然矢跨比越大,凯威特弦支穹 顶的稳定承载力越大,但与同矢跨比的单层网壳相比,矢跨比越小凯威特弦支穹 顶的稳定性的改善越明显;下部张拉整体体系中,对凯威特弦支穹顶的稳定性起 控制作用的是外圈的环索,对本文分析的模型,布置最外部一到两圈拉索,结构 的稳定承载力与完全布置拉索的弦支穹顶结构相比并无太大差异。由于本文采用 了与文献[6]中不同的拉索预应力设定,在各项因素的分析中并未出现拉索松弛的 现象。 对天津博物馆贵宾厅网壳进行了结构设计,并结合其实际工程,完成了柔性 索及刚性杆两类弦支穹顶结构的现场实物静载试验,采集了在分级加载的状况下 实际弦支穹顶结构的杆件内力、节点变形的数据,并将试验数据与理论分析作了 分析对比。试验结果与理论分析基本吻合;而由于现场实物试验的局限性以及预 应力索张拉操作中存在的一定难度,使得第一次试验及一些相关数据与理论值有 较大的差距。更加有效的实验方法有待进一步提出与实践。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TU399

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