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玻璃采光顶支承结构体系的理论与应用技术研究

刘中华  
【摘要】: 随着点支式玻璃幕墙技术水平及施工水平的不断提高,玻璃幕墙在机场、展览馆、车站等公共建筑得到了广泛运用。点支式玻璃采光顶也在一些建筑屋盖中得到运用,但尚有许多技术难题亟待解决,点式玻璃采光顶技术必将通过进一步的理论研究与工程实践而逐渐完善。本文重点对采光顶的支承结构体系、支承结构的受力性能、采光顶中节点形式及施工过程进行研究,以期推动玻璃采光顶的理论研究与工程应用。 在对可能用于采光顶的支承结构进行分类与分析其特点的基础上,提出了适用于大跨度玻璃采光顶的新型张弦梁结构体系,并给出了从一般张弦梁到新型张弦梁的改进过思路及方案。 张弦梁在受力分析前需要确定其零状态放样几何及初始预应力分布。本文论述了张弦梁结构的形状确定与膜结构的找形或找力分析的区别。提出了三种形状确定的方法——近似算法、逆迭代法及试算法。 并通过算例进行了对比分析,证明了三种方法的有效性。给出了新型张弦梁的计算模型,计算分析了矢跨比、下弦索预应力、支座高度、上弦梁截面尺寸、支座约束条件及单、多榀结构变化等对结构受力性能的影响。并给出了新型空间张弦梁的结构形式及对其进行了受力分析,得到一些可供工程设计参考的结论。 论文从结构力学位移计算公式出发,讨论了提高空间结构刚度的有效途径,并提出增强采光顶支承结构刚度的措施,进一步分析了新型采光顶支承结构的合理性。根据现有的节点形式,给出了新的节点形式,并用简单试验验证了节点的抗滑移力,对节点构造进行了改进。 论文还结合工程实践对一现场试验模型进行了分析。文中利用非线性有限元理论,按节点平衡法与支座移动法进行找形分析。计算了外荷载作用下各索单元轴力及节点位移的变化趋势。对单层索网中索的预应力取值进行了优化设计,并进行了施工过程模拟。 本文对现阶段玻璃采光顶需解决的主要问题进行了研究,提出了解决的方案。


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