空间结构温度效应理论分析及试验研究

【摘要】：建筑结构在自然环境中经历一年四季的寒暑变化,温度作用在结构中普遍存在。温度对结构物的作用体现在变形和应力两个方面。为了满足使用要求,结构跨度越来越大,结构形式越来越复杂,温度作用成为设计和施工中不可忽视的因素。 本文结合南京奥林匹克体育中心主体育场屋盖结构实际工程,对温度作用进行理论计算和模型试验研究,以期为工程设计提供依据。 对温度作用计算方法进行总结,指出目前所用计算方法的不足。建议在通过实测获得实际温度分布的基础上,运用有限元方法进行温度作用计算。 结合设计单位提供的静力分析时考虑的荷载工况,用ANSYS有限元程序进行了计算并分析了温度作用的特点。分析表明,温度作用对于结构的应力和位移都会产生较大影响,包含温度作用的工况可能成为控制工况。 本文分析了下部混凝土结构刚度、拱脚支座刚度和日照温差对屋盖结构温度效应的影响,分析表明,下部混凝土结构刚度对其影响不大;温度应力较大杆件受拱脚支座刚度影响较大且拱脚刚度的大小是保证拱结构受力特性的决定因素;日照温差影响不能忽视。 对于我们尚不了解结构受力性能的新型结构,模型试验是验证理论计算正确性的必要手段。试验数据和理论分析数据的对比表明,理论计算中的假定与实际情况较为符合,理论计算精度满足工程要求,并分析了误差产生的原因。 文中还分析了温度在网架结构和网壳结构中的不同作用以及不同支座约束的影响,结合以上分析结果提出主拱合拢温度、合拢时间、合拢施工方法的施工建议。