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《浙江大学》 2004年
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葵花型索穹顶结构的理论分析和试验研究

詹伟东  
【摘要】: 葵花型索穹顶结构是由索、杆和膜组成的白应力空间结构体系,是一种受力合理,效率极高的结构形式。它是在佐治亚穹顶基础上改进而成的圆形顶索穹顶结构。国内对这种索穹顶结构形式研究的比较少,而且认识还很不全面。本文从理论和试验两个方面,对葵花型索穹顶结构的形态、静力和动力性能、施工成形方法和模型试验等内容进行了系统的研究。 简单介绍了索穹顶结构的发展历史和几项国外索穹顶结构建筑;回顾了索穹顶结构的研究现状,指出了今后的研究方向。 明确了葵花型索穹顶结构形态分析的具体内容;阐述了用平衡矩阵理论和简化算法求解索穹顶结构初始预应力的过程,指出葵花型索穹顶结构的自应力模态s>0且机构位移模态m=0,相当于结构力学中的超静定结构,同时它也是几何稳定的结构;提出了考虑结构自重时葵花型索穹顶结构初始预应力的求解方法,这种方法求得的初始预应力更加准确。 建立了葵花型索穹顶结构的计算模型;运用ANSYS有限元软件对葵花型索穹顶结构和葵花型张拉挑蓬结构作了静力性能分析,结果显示这两种结构具有良好的刚度和承载能力。提出了预应力对结构的作用有两个:在施工成形阶段,预应力的作用为保证结构能够施工成形;而在施工成形后,预应力的作用主要是改变结构中各构件的内力分布,同时控制索不要退出工作。 提出了采用一次超静定平面径向桁架结构,求解荷载态下葵花型索穹顶和葵花型环形挑篷内力和位移的简捷计算方法,该方法力学概念明确,思路清晰,计算简便,结果可靠。 分析了葵花型索穹顶结构和葵花型张拉挑蓬结构的动力特性;考虑了预应力对这两种结构自振频率和振型的影响,结果表明,预应力增加,这两种结构的自振频率也增加,但预应力对低阶频率比高阶频率影响大。预应力对葵花型索穹顶结构的振型基本没有影响,但对葵花型张拉挑蓬结构的振型影响较大。 分析了葵花型索穹顶结构和葵花型张拉挑蓬结构的抗震性能。地震荷载作用下,结构中的动位移和动内力都不大。 提出索穹顶结构的设计思想已经从最初的“连续拉,间断压”,发展为“间断拉,间断压”;施工成形技术也从原来的张拉斜索,演变为张拉最外圈的脊索 浙江大学申请博士学位论文 葵花型索育顶结构的理论分析和试验研究 或者最外圈的斜索。索弯顶的设计思想、节点设计和施工成形方法是统一的。葵 花型索弯顶结构的模型试验表明,张拉最外圈斜索的施工成形方法是切实可行, 而且是行之有效的。 设计了葵花型索弯顶结构模型,运用该模型测量了结构初始预应力及结构在 外荷载作用下的静力性能。试验模型的初始预应力分布的试验结果和理论值之间 吻合程度良好。葵花型索弯顶结构模型在外荷载作用下,其构件的内力实测值与 理论计算值基本符合,但试验模型中构件内力分布不均匀的情况较为明显,位移 实测结果与理论结果之间的误差较大。 通过葵花型索弯顶结构的模型试验,验证了本文计算理论的正确性,也说明 试验模型的可靠性。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TU399

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前9条
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中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 陈联盟;董石麟;袁行飞;叶军;;Levy型索穹顶结构静动力性能参数分析[A];第15届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2006年
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中国博士学位论文全文数据库 前9条
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9 张彦;大跨度张弦桁架结构设计及试验研究[D];浙江大学;2008年
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【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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【共引文献】
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9 康婷;许金余;白应生;刘兵;;梁基本频率和振型的简便计算[J];四川建筑科学研究;2010年05期
10 王展光;龚昕;王珍吾;肖鹤亮;单建;;栅格三明治板的小挠度弯曲变形[J];四川建筑科学研究;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 申永强;姜友荣;杨理民;曹小君;韩菠;卢恒军;李丽;;嘉峪关气象塔“海豚”钢网壳施工技术[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
2 赵奕程;张利军;吴向东;郝志军;宋衍昊;;冷冻-升温法在张弦桁架拉索滑移分析中的应用[A];第十一届后张预应力学术交流会论文集[C];2011年
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7 那向谦;甄伟;;体育场遮阳篷结构形式研究[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2002年
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9 刘又文;;理论力学虚位移原理与变形体能量法的教学衔接[A];2006力学教学与教学改革交流会会议论文集[C];2006年
10 蔡晶;卢红琴;;承前启后,搞好《结构力学》课程建设[A];2006力学教学与教学改革交流会会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张春玉;预应力空间网格结构优化理论及可靠性分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 刘海锋;网格结构精细化有限元分析方法研究[D];浙江大学;2010年
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6 乔磊;大尺度复杂张拉薄膜结构整体分析理论及其软件化[D];北京交通大学;2011年
7 朱伟亮;基于大涡模拟的CFD入口条件及脉动风压模拟研究[D];北京交通大学;2011年
8 江文强;构造节点的精细模拟及其在输电铁塔结构分析中的应用[D];华北电力大学(北京);2011年
9 金恩平;空间网格结构健康监测与安全性评价方法研究[D];兰州理工大学;2011年
10 罗涛;大曲率连续钢箱梁桥结构性能研究[D];长安大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张文江;基于小波变换和应变能的网格结构损伤识别与定位研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 叶成杰;空间双向张弦梁结构简谐激振数值分析与试验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 张鹏;耦合作用下索膜结构的风振响应分析[D];河北工程大学;2010年
4 付光亮;某体育馆网架结构设计与施工分析[D];华南理工大学;2010年
5 赵文争;基于响应面法索穹顶结构的可靠度研究[D];浙江大学;2011年
6 许国杰;葵花型逐层双环索穹顶结构局部构件失效时力学性能研究[D];浙江大学;2011年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈宇钧,刘西拉;现浇钢筋混凝土框架结构考虑施工过程的内力分析[J];四川建筑科学研究;1992年04期
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7 罗健;钢筋混凝土外挂板摩擦恢复力特性试验及减震效果[J];北京建筑工程学院学报;1997年02期
8 李治平,王建宙,蔡美峰,惠乃玲,孙学会;矿山地震震级的极值分布[J];北京科技大学学报;2002年03期
9 蒋汉生,金义洪;FRP在建筑领域的应用[J];玻璃钢/复合材料;1999年03期
10 童时中;模块化与计算机软件设计[J];标准化报道;1997年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 曹资;罗·凯特;贾子和;陶世诚;;索/桁(梁)结构动力特性和地震反应试验研究[A];第四届空间结构学术交流会论文集(第二卷)[C];1988年
2 薛素铎;曹资;;索-桁(梁)空间组合结构的动力特性及设计参数研究[A];全国索结构学术交流会论文集[C];1991年
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10 王洪军;刘锡良;陈志华;;动力松弛法在索穹顶施工过程分析中的应用[A];第十届空间结构学术会议论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王建平;复合材料斜拉桥设计理论研究[D];武汉理工大学;2002年
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8 陈联盟;Kiewitt型索穹顶结构的理论分析和试验研究[D];浙江大学;2005年
9 蔺军;大跨度葵花型空间索桁张力结构的理论分析和实验研究[D];浙江大学;2005年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 许国杰;葵花型逐层双环索穹顶结构局部构件失效时力学性能研究[D];浙江大学;2011年
2 叶垚;大跨度弦支穹顶结构施工关键技术与模型试验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 李明辉;网壳结构在多维地震作用下的随机振动分析[D];北京工业大学;2000年
4 袁伟斌;索穹顶的节点设计及动力特性分析[D];昆明理工大学;2002年
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7 符刚;张拉整体结构的分析理论及其模型试验研究[D];浙江大学;2003年
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9 邵长江;大跨度悬索拱桥地震响应分析[D];西南交通大学;2003年
10 吕晓静;张弦空间桁架的静力性能及稳定性分析[D];西安建筑科技大学;2003年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 石启印;蔡永刚;李爱群;;大跨度张弦桁架结构自振特性和地震响应分析[J];四川建筑科学研究;2012年03期
2 陈世九;;浅谈大跨度平板网架结构整体吊装[J];福建建材;2010年06期
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7 李升玉;;混合型索穹顶结构体系的静动力性能研究[J];钢结构;2009年12期
8 禹玉祥;惠颖;;鸟巢型索穹顶结构索杆退出工作后的受力性能分析[J];钢结构;2012年03期
9 李思璐;任珉;叶茂;吴玖荣;;广州国际体育演艺中心钢屋盖支撑卸载模拟分析及监控[J];广州大学学报(自然科学版);2011年04期
10 张华刚;杨期柱;马克俭;卢亚琴;段渝忠;;人字形密肋式折板拱壳的动力特性分析[J];贵州大学学报(自然科学版);2009年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 解西秋;胡树青;员建成;;十一运会(济南)自行车馆双向弯曲钢管桁架制作[A];'2009全国钢结构学术年会论文集[C];2009年
2 陈联盟;董石麟;;索穹顶结构初始预应力确定[A];第五届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2005年
3 尹德钰;车伟;李海旺;;大型会展建筑的结构选型[A];第六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2006年
4 李红雨;刘锡良;韩庆华;;刚性屋面板索穹顶静动力性能研究[A];第七届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2007年
5 尤德清;张建华;张毅刚;高波涛;;支座施工误差对索穹顶结构初始预应力的影响[A];第七届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2007年
6 解西秋;陶登科;员建成;胡树青;;十一运会(济南)自行车馆双向弯曲钢管桁架制作[A];第九届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2009年
7 罗尧治;余佳亮;孙斌;;鄂尔多斯超级穹顶网壳结构[A];第九届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2009年
8 詹伟东;董石麟;杨华兴;沈宾;;葵花型索穹顶结构的一种施工方法及其试验验证[A];首届全国钢结构施工技术交流会论文集[C];2006年
9 杨帆;方鸿强;周承涛;;葵花型索穹顶最优张拉预应力分布分析与研究[A];第三届全国钢结构工程技术交流会论文集[C];2010年
10 董石麟;赵阳;;三十年来中国现代大跨空间结构的体系发展与创新[A];第十四届空间结构学术会议论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 金恩平;空间网格结构健康监测与安全性评价方法研究[D];兰州理工大学;2011年
2 赵冉;张拉索膜结构的膜褶皱与索系失效研究[D];华南理工大学;2011年
3 邢栋;一种单层折面网壳结构的理论分析和试验研究[D];浙江大学;2011年
4 于岩磊;风作用下大跨斜拉网格结构参数振动及其模态跃迁研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 毋英俊;连续折线索单元及节点研究[D];天津大学;2010年
6 连旭;大跨体育建筑有效地域文本研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 黄橙;新型流体有限元方法研究及其在风场绕流和结构耦合风效应中的应用[D];上海交通大学;2011年
8 刘红波;弦支穹顶结构施工控制理论与温度效应研究[D];天津大学;2011年
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10 郑君华;矩形平面索穹顶结构的理论分析与试验研究[D];浙江大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 叶成杰;空间双向张弦梁结构简谐激振数值分析与试验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 许国杰;葵花型逐层双环索穹顶结构局部构件失效时力学性能研究[D];浙江大学;2011年
3 苑佳谦;大跨度空间结构灾害预警评估理论研究与系统开发[D];浙江大学;2011年
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7 程小朋;基于离散变量的弦支穹顶结构优化设计[D];山东建筑大学;2011年
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10 张博琨;自平衡预应力网壳—索穹顶组合结构的设计与分析[D];东北林业大学;2011年
【二级参考文献】
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1 白正仙,刘锡良;张弦梁膜结构几何非线性分析[J];北京工业大学学报;2002年01期
2 王跃方,孙焕纯;离散变量桁架结构的布局优化设计[J];大连理工大学学报;1995年04期
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6 楼文娟,孙炳楠;风与结构的耦合作用及风振响应分析[J];工程力学;2000年05期
7 卫东,陈昕,沈世钊;Levy体系索穹顶结构的受力性能研究[J];哈尔滨建筑大学学报;2001年04期
8 杨庆山,孙学东;水平风荷载与竖向风荷载的特性分析比较[J];哈尔滨建筑大学学报;1997年06期
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10 王国砚,王修琼,林炽杰,张相庭;大跨柔性屋盖矩形截面结构横风向共振分析[J];结构工程师;1999年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 史宇炜;张相庭;;大跨索膜屋盖结构空气动力失稳非线性分析研究[A];第九届空间结构学术会议论文集[C];2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 袁伟斌;索穹顶的节点设计及动力特性分析[D];昆明理工大学;2002年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 董明,夏绍华,钱若军,沈祖炎;张力结构的非线性有限元分析[J];计算力学学报;1997年03期
2 黄小弟;;浅谈索穹顶结构[J];科协论坛(下半月);2008年04期
3 唐建民,沈祖炎,钱若军;索穹顶结构非线性分析的曲线索单元有限元法[J];同济大学学报(自然科学版);1996年01期
4 赵宝成,曹喜,顾强;索穹顶结构的优化设计[J];工业建筑;2002年10期
5 卫东,沈世钊;索穹顶中考虑薄膜与索协同工作对结构性能的影响[J];空间结构;2000年02期
6 王帆,郭正兴,胡云霞;张拉整体索穹顶结构成型方法的试验研究[J];施工技术;2004年11期
7 袁行飞,董石麟;索穹顶结构施工控制反分析[J];建筑结构学报;2001年02期
8 黄呈伟,陶燕;索穹顶结构的动力特性计算分析[J];空间结构;2001年02期
9 唐建民,卓家寿,何署廷;索穹顶结构非线性分析的杆索有限元法[J];工程力学;1998年04期
10 尹思明,陆赐麟;索穹顶结构体系发展的回顾与展望(下)[J];工业建筑;2003年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 詹伟东;董石麟;杨华兴;沈宾;;葵花型索穹顶结构的一种施工方法及其试验验证[A];首届全国钢结构施工技术交流会论文集[C];2006年
2 周富生;马忠忠;;浅析索穹顶结构体系[A];土木建筑学术文库(第15卷)[C];2011年
3 汤荣伟;赵宪忠;沈祖炎;;基于模拟退火的索穹顶结构形体优化方法[A];第十一届空间结构学术会议论文集[C];2005年
4 王洪军;刘锡良;梁子彪;;索穹顶结构静力性能分析[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
5 李绂;董聪;;索穹顶结构分析研究[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C];2003年
6 宋慧敏;惠颖;;动力松弛法在索穹顶形态确定中的应用[A];钢结构工程研究(七)——中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会2008年学术交流会论文集[C];2008年
7 张建华;张毅刚;曹喜;;索穹顶结构不均匀预应力水平的评价方法[A];第六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2006年
8 王洪军;刘锡良;张其林;;索穹顶结构施工过程跟踪[A];第三届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2003年
9 张毅刚;张建华;;索穹顶结构施工全过程的仿真模拟[A];第十三届全国工程建设计算机应用学术会议论文集[C];2006年
10 张毅刚;张建华;;索穹顶结构施工全过程的仿真模拟[A];计算机技术在工程建设中的应用——第十三届全国工程建设计算机应用学术会议论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 中国工程院院士、浙江大学教授 董石麟 邢栋 赵阳;现代大跨空间结构在中国的应用与发展[N];中国建设报;2011年
2 徐超;弦支穹顶技术 铸就钢构奇葩[N];建筑时报;2010年
3 沈祖炎;必须还钢结构轻快好省的本来面目[N];中华建筑报;2010年
4 盖爽 李伶俐;北京建工院攻克复杂钢结构施工技术难关[N];建筑时报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡正平;索网穹顶结构协同作用特性及施工全过程跟踪研究[D];中国矿业大学(北京);2013年
2 郑君华;矩形平面索穹顶结构的理论分析与试验研究[D];浙江大学;2006年
3 詹伟东;葵花型索穹顶结构的理论分析和试验研究[D];浙江大学;2004年
4 张建华;索穹顶结构施工成形理论及试验研究[D];北京工业大学;2008年
5 王振华;索穹顶与单层网壳组合的新型空间结构理论分析与试验研究[D];浙江大学;2009年
6 孙旭峰;索穹顶结构耦合风振研究[D];浙江大学;2008年
7 周家伟;具有外环桁架的索穹顶结构的理论分析与试验研究[D];浙江大学;2009年
8 乔文涛;弦支结构体系研究[D];天津大学;2010年
9 田广宇;车辐式张拉结构设计理论与施工控制关键技术研究[D];清华大学;2012年
10 刘永建;大跨度拱支结构力学性能与施工技术研究[D];天津大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙善星;大跨度索穹顶结构施工过程模拟分析[D];西安建筑科技大学;2013年
2 张勤;索穹顶结构几何拓扑布置的合理性[D];上海交通大学;2012年
3 齐宗林;新型索穹顶结构动静力性能研究[D];北京工业大学;2012年
4 禹玉祥;索穹顶结构的初始预应力分析和极限承载力研究[D];南京理工大学;2012年
5 殷晨;预应力损失对逐层双环索穹顶结构静力性能的影响[D];浙江大学;2013年
6 张晓燕;索穹顶结构的静动力性能研究[D];清华大学;2004年
7 徐牧;索穹顶结构风振响应研究[D];华南理工大学;2011年
8 赵文争;基于响应面法索穹顶结构的可靠度研究[D];浙江大学;2011年
9 许国杰;葵花型逐层双环索穹顶结构局部构件失效时力学性能研究[D];浙江大学;2011年
10 黄瑞璞;物体沿索下滑分析方法研究与结构节点滑移施工模拟[D];浙江大学;2014年
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