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《天津大学》 2004年
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弦支穹顶结构力学性能分析和实物静动力试验研究

史杰  
【摘要】:弦支穹顶结构是基于张拉整体概念和单层网壳的一种新型复合空间结构体系,其结构刚度大、稳定性高、施工方便,可以更合理、更经济、更美观地跨越大跨度空间。本文在以往研究的基础上对弦支穹顶结构进行了较为系统和全面的研究。 分析了弦支穹顶结构的概念、特点和研究背景,对国外的研究成果以及近年来国内的研究现状进行了总结,明确了促进结构推广应用的几项研究要点。 首先介绍了计算分析使用的铰支杆单元、刚接梁-柱单元以及柔性索单元的几何非线性有限单元法。然后讨论了目前对弦支结构体系的不同叫法。根据节点连接形式对弦支结构进行了初步分类,并按照构件的布置方式进行了详细分类。 推导了环索预应力设定的基本公式,由此可确定各圈环索预应力的比值。以消除结构对支座的水平推力为目标,通过改进的张力补偿法,实现了确定拉索预应力值的过程。通过缺陷位移法和张力松弛法,对结构进行了施工过程分析,得到了预应力拉索考虑张拉顺序的张力施工控制值。 将风荷载分为静风荷载和脉动风载,对比分析了弦支穹顶和单层网壳在静风荷载和脉动风载作用下内力和位移响应。得到了一些对结构设计有助的结论。结构在脉动风荷载下的响应使用了随机振动的分析方法,通过ANSYS中的PSD分析得到。 对天津博物馆工程中跨度为18.5m的弦支穹顶结构进行了现场实物静动力试验研究。半索半杆以及全刚性杆两种不同形式弦支穹顶结构都是在理论分析的基础上,确定了试验方案。静力试验中,分别采集了不同荷载步下单元的应变和节点的位移。在同理论分析进行对比时考虑了10%的预加载以及节点刚接和铰接的影响。动力试验中,采用环境激励法和锤击脉动法分别对屋盖建造过程中的两个阶段进行研究,测得了结构的自振频率及其对应的振型,对其振型特征进行了分析,并将以上结果与理论分析结果进行了对比。 最后对弦支结构分类、弦支穹顶结构拉索预应力值的设定、施工过程分析、风荷载响应及结构静动力试验等研究成果进行了总结,并对不同类型弦支穹顶结构的力学性能、合理的节点构造以及预应力施加方案等进一步研究内容进行了展望。
【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】:TU394

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 张爱林;张翠翠;;大跨度弦支穹顶结构风速时程模拟研究[J];工业建筑;2008年11期
2 陈志华;秦亚丽;史杰;;弦支穹顶结构体系的分类及结构特性分析[J];建筑结构;2006年S1期
3 刘慧娟;罗永峰;;预应力对弦支穹顶结构动力稳定性的影响[J];建筑结构;2009年07期
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5 罗永峰;刘慧娟;韩庆华;;弦支穹顶结构动力稳定性分析方法[J];西南交通大学学报;2008年06期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 陈志华;秦亚丽;史杰;;弦支穹顶结构体系的分类及结构特性分析[A];首届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2006年
2 秦亚丽;陈志华;;弦支穹顶施工方法及施工过程分析[A];第六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2006年
3 张爱林;张翠翠;;弦支穹顶结构风速模拟研究[A];庆祝刘锡良教授八十华诞暨第八届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2008年
4 付智强;高博青;张瑞;;弦支穹顶结构预应力设定方法探讨[A];第九届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 钱曙珊;弦支穹顶结构铸钢节点的理论分析与试验研究[D];天津大学;2007年
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1 银小刚;大跨弦支穹顶结构稳定性及竖向地震响应分析[D];华南理工大学;2011年
2 付智强;弦支穹顶结构动力灾变研究[D];浙江大学;2008年
3 李娜;弦支穹顶结构的风振响应分析[D];天津大学;2007年
4 秦亚丽;弦支穹顶结构施工方法研究和施工过程模拟分析[D];天津大学;2007年
5 庞礴;弦支柱面网壳的理论分析与试验研究[D];浙江大学;2010年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
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【共引文献】
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8 邓华;董石麟;扬睿;马耀庭;;深圳游泳跳水馆主馆屋盖结构分析[A];第十届空间结构学术会议论文集[C];2002年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘鸣;双回路直线型圆管角钢组合型输电塔静动力分析[D];山东科技大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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1 尹越;刘锡良;韩庆华;程万海;;“弦支穹顶”结构的理论分析及应用研究[A];第九届空间结构学术会议论文集[C];2000年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王晨广;椭球形弦支穹顶结构的静力性能、稳定性及动力特性分析与研究[D];西安建筑科技大学;2011年
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3 郭云;弦支穹顶结构形态分析、动力性能及静动力试验研究[D];天津大学;2004年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 薛祥;杨雅平;李伟强;黄国勇;;基于小波空间技术的大跨空间钢结构损伤定位[J];钢结构;2007年07期
2 刘慧娟;罗永峰;;预应力对弦支穹顶结构动力稳定性的影响[J];建筑结构;2009年07期
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中国重要会议论文全文数据库 前5条
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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1 刘谦;;弦支穹顶结构的预应力优化设计[J];四川建材;2006年01期
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8 张爱林;张翠翠;;弦支穹顶结构风速模拟研究[A];庆祝刘锡良教授八十华诞暨第八届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2008年
9 秦亚丽;陈志华;;弦支穹顶施工方法及施工过程分析[A];第六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2006年
10 马晓;周学军;路鹤;;济南奥体中心体育馆大跨度弦支穹顶钢结构应变监测系统[A];庆祝刘锡良教授八十华诞暨第八届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2008年
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3 黄冬明;弦支穹顶施工过程中预应力优化设计与试验研究[D];北京工业大学;2007年
4 陈小培;弦支穹顶结构的稳定性能研究及工程应用[D];哈尔滨工业大学;2007年
5 英明;斜放四角锥预应力组合网架结构的数值分析、试验研究及软件开发[D];天津大学;2005年
6 冯克;计算机仿真技术在弦支穹顶结构可靠性分析中的应用[D];天津大学;2007年
7 秦亚丽;弦支穹顶结构施工方法研究和施工过程模拟分析[D];天津大学;2007年
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