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全张力体系单元体受力性能及模型设计研究

王多智  
【摘要】: 全张力体系是近年来国内外大跨空间结构领域研究的热点。全张力结构受力形式以拉为主、压为辅,可以形象的描述为“压力的孤岛存在于拉力的海洋中”。全张力结构充分利用钢材的抗拉强度,尽量减少压杆的使用,受力形式十分合理,符合自然客观规律。应用于空间结构领域,结构单位面积的平均重量和平均造价不会随结构跨度的增加而明显的增大。本文即对全张力体系由简单的参数分析入手,了解全张力结构的一些特性;之后是简单模型的设计研究,总结基本的经验;最后是复杂模型的设计研究,对全张力体系的一些特性进行了探讨。 本文的主要内容包括: 1.对于全张力体系系统简要的介绍;介绍其产生的历史背景,定义上的分歧,然后给出全张力体系严格的定义;并且介绍了全张力的优越性及特点,对全张力国内外研究现状进行了总结,最后对研究全张力的重要环节——形态分析的方法进行了简要的介绍; 2.对全张力结构的三种基本单元体进行了参数分析,分析了不同初始预拉力、竖向荷载、水平荷载、风荷载、温度荷载对全张力单元体的杆件内力及变形的影响,并总结了变化规律,了解了全张力单元体的一些受力特性; 3.用静力法中的分析法进行形态分析,得到了全张力四棱柱单元体,对四棱柱单元体模型进行了设计,分析单元体受力性能,并初步制作模型,总结了模型制作的经验,对模型制作的难点、要点有所掌握;在此基础上设计了五棱台模型,尤其对节点进行了详细设计,设计了由连接半球和装饰半球组成的空心球节点;并对施工过程进行了模拟; 4.对类全张力塔进行了设计研究,将两种全张力三棱柱单元体叠加,组成了类全张力塔,模拟了施工过程,分析了风荷载、温度荷载对类全张力塔杆件内力及变形的影响,间接的验证了单元体参数分析的结论。


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