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弦支穹顶结构静动力研究

史少华  
【摘要】:弦支穹顶是一种新型复合空间结构体系。它应用了张拉整体的思想,将单层网壳和预应力拉索巧妙的结合起来,使弦支穹顶的受力性能比单层网壳有很大的改善,结构的整体刚度比单层网壳有很大提高,因此可以跨越更大的跨度。是一种值得推广的新型结构体系。 本文首先介绍了弦支穹顶结构的产生背景、基本原理以及国内外的研究现状和已经取得的研究成果。然后运用非线性有限单元法推导了空间铰接杆单元的刚度矩阵和平衡方程。介绍了方程的求解方法和收敛准则。论述了弦支穹顶的非线性屈曲问题。简述了结构的抗震设计方法和它的动力反应问题。 对一个跨度为92米的弦支穹顶进行了分析计算,在概述形态分析一般问题的基础上,弦支穹顶结构形状确定的特殊性,定义了弦支穹顶结构的三个状态:零状态、预应力平衡态和荷载态。以初应变为基础,改进了张力补偿法和逆迭代法,并编制了在ANSYS程序中运行的APDL语言程序,成功实现了由预应力平衡态反求零状态放样几何的形态分析过程,生成的模型能够保持完整性,为下一步的分析及研究提供精确的计算模型。 采用振型分解反应谱法和时程分析法两种方法,对Kiewitt型弦支穹顶预应力结构的水平和竖向地震作用下的地震效应进行计算分析,并对计算进行了对比分析。


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