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《太原理工大学》 2011年
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弦支穹顶结构与网壳结构稳定性和抗震性能的对比分析

胡晓雷  
【摘要】:近年来随着我国经济和技术的迅猛发展,在新兴建筑形式中的大跨度空间结构得到了迅速发展。而空间结构中,预应力技术已经得到了广泛的应用。弦支穹顶结构正是这种技术应用的典范,它是预应力技术引入传统结构而得到的一种新型杂交空间结构形式。它把柔性的钢索与刚性的钢结构完美融合为一体,为建筑师提供了实用而又经济的建筑手段,具有更大的覆盖面积与更大的空间。 本文以一弦支穹顶结构为研究对象,主要进行了以下几个方面的分析: 一、利用ANSYS对弦支穹顶结构进行了预应力优化。弦支穹顶结构作为预应力钢结构,寻找环向索内所施加的最佳预应力是其技术关键,预应力的大小对结构的内力分配、位移具有显著影响。在预应力优化中,得到环索的最佳预应力施加值为80Mpa,而其初始设计值为120Mpa,这既保证结构在正常工作条件下所有的索都不松弛,又使所施加的预应力状态能够保证结构预想的几何形状。 二、建立了一个与弦支穹顶结构具有相同的跨度、矢高、材料特性及支座约束的单层网壳结构,并对这两种结构在相同工况下进行了静力和动力性能的对比分析。从静力分析中看到,虽然弦支穹顶结构的最大节点位移大于网壳结构,但整体上其节点位移较均匀,且发生最大位移的节点数量要明显少于网壳结构,说明其结构受力较为合理;稳定性分析中,弦支穹顶结构失稳时的位移大于网壳结构,说明环索的约束使弦支穹顶结构较网壳结构具有更强的抗失稳能力;谱分析和时程分析中,网壳结构的最大应力发生在环向杆件,弦支穹顶结构最大应力发生在环向索上且为拉力,这样就充分发挥了索的抗拉性能,体现了弦支穹顶结构高效的能量传递。 通过该论文的分析结果,总结了弦支穹顶结构的一些特性,并提出今后需要进一步研究的问题。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU399

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【参考文献】
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