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圆及类椭圆形弦支穹顶形状参数优化设计研究

弦支穹顶下弦索杆体系的形态优化,是进行形状参数优化的基础。可以将索杆体系形态优化理解为对上弦单层网壳受力状态的一种主动调整,是改善上弦单层网壳受力性能的一种手段。下弦索杆体系形态的主要优化变量为撑杆高度及各环索力的两组比例关系,这些比例关系与上弦单层网壳的内力分布间很难导出直观量化的对应关系,使得下弦索杆体系形态优化成为弦支穹顶研究中的难点问题。本文从预应力对弦支穹顶受力性能的主动控制入手,利用轴对称特性,将圆形弦支穹顶简化为单榀结构,根据单榀结构中荷载与预应力的平衡关系,提出了弦支穹顶索杆形态优化的等效荷载法,并给出完整的设计流程。通过算例分析研究了预应力等效荷载法的适用性及理想目标变形的设定等问题。以等效荷载法为基础,对圆及类椭圆形弦支穹顶的目标变形比例系数、剖切线形状和矢跨比进行了形状参数优化。通过上述研究,主要结论如下:(1)在弦支穹顶结构中,将下弦索杆体系对上弦单层网壳的竖向支承和水平约束作用等效为预应力荷载,提出了弦  (本文共89页) 本文目录 | 阅读全文>>

《土木工程学报》2005年05期
土木工程学报

联方型弦支穹顶研究

在分析天保中心弦支穹顶的工程实例及相关研究的基础上,提出了弦支穹顶的二阶段分析方法。采用二阶段分析方法,对选定的结构模型,与单层网壳相比较,分析了联方型弦支穹顶的结构性能。研究了不同矢跨比、不同撑杆长度、不同节点刚度等参数变化条件下联方型弦支穹顶的特性...  (本文共7页) 阅读全文>>

广州大学
广州大学

大跨度弦支穹顶结构预应力优化设计

弦支穹顶是由上部单层网壳和下部索撑体系构成的一种新型复合空间结构体系,具有用钢量少,自重轻,受力合理、经济美观等优点。弦支穹顶结构设计的核心问题就是确定最优环索预应力,为了得出最优的环索预应力设计方案,本文结合多种环索预应力设计方案进行了系统性的优化分析对比研究,具体内容如下:(1)一组合理的环索预应力方案一般是先确定环索预应力比,再根据某些规则确定预应力幅值。为了确定最优的环索预应力比,本文提出一种新型的确定预应力比的方法:撑杆扇形形心面积法。这种方法根据上部网壳的受力特点经过合理的公式推导,得出的预应力比更符合实际情况。(2)为了确定最优的预应力设计方案,本文选取已有的确定预应力比的方法,几何法、撑杆控制面积法和本文的撑杆扇形形心面积法,选取支座径向位移相等准则及网壳顶点竖向位移相等准则确定环索预应力幅值,交叉得出六种环索预应力的组合方案,选取直接确定环索预应力的刚性索和改进刚性索法作为两个预应力设计方案。以2008年北京奥...  (本文共125页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

800m凯威特巨型网格弦支穹顶静力及稳定性研究

超大跨结构在土木工程领域中的应用十分广泛,建造太空基地、极地中转地、诺亚方舟、超级体育场、城市穹顶、单工况环境等结构都涉及超大跨体系。超大跨结构概念提出,为未来建筑物的设计提供了新思路。刚性、柔性到刚柔杂交体系的相继演变为超大跨结构的问世提供了理论基础。本文参考刚柔杂交体系的优越性,研究800m凯威特巨型网格弦支穹顶结构。弦支结构由三部分组成:上部网壳、下部索结构和撑杆体系。为了增强索撑体系的刚度和稳定性,本文提出撑桁架概念。把撑杆体系转化成撑桁架体系,改善了撑杆失稳和刚度问题,和已有研究的索撑体系做对比,发现撑桁架能降低用钢量的同时保持承载能力,并且其整体压缩量较小,符合刚度要求。尤其在第四环撑桁架体系的稳定性分析中,发现稳定性能良好,完全满足稳定承载力规范要求。在静力分析中,通过对比不同环索数目的超大跨巨型网格弦支结构,发现满布环索形式和带斜撑形式的超大跨弦支穹顶静力受力性能较差,不适合作为800m结构合理的结构方案,而应取...  (本文共79页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

气撑式弦支穹顶施工模拟及充气成形技术研究

基于Tensairity概念的气撑式弦支结构是近年来提出的一种新型的结构体系,其利用不同形态的充气气囊代替了传统弦支结构的竖向撑杆,这种结构具有形式简单、受力明确和施工简便等优势,使其得到很多学者的关注和研究,并得到了迅速的发展,已从平面的气撑式弦支梁和桁架逐渐发展为空间的气撑式张弦穹顶,后者即为本文的主要研究对象。(1)为建立柔性气囊充气前的折叠模型,本文在前人的基础上提出了建立气囊折叠模型的新方法-简化的逆向折叠法(SRF法),大量算例表明该方法计算简便、成本小、且所得模型的精度较高,是可行的气囊折叠建模方法。(2)研究了气囊充气展开的模拟方法-基于热力学的控制体积法(CV法),基于此法借助Abaqus流体腔和流体泵模块成功实现了折叠气囊的充气展开仿真模拟。分析发现,纺锤形气囊的试验充气结果和模拟充气结果的吻合度较高,证明了本文所用充气方法的可行性和准确性。且由充气过程中囊内气压的时程可将充气展开分为等压膨胀和等容膨胀两个过...  (本文共91页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
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基于半刚性节点的椭圆形弦支穹顶力学性能的研究

椭圆形弦支穹顶因建筑形态与功能适应性强且属绿色高效的结构体系,近年来在基础设施建设中得到广泛应用。目前对这种结构的研究还不系统,特别是节点刚度的影响还未得到足够的重视,结构形态的不同使得球面弦支穹顶的成果不完全适用,制约了椭圆形弦支穹顶的发展与应用。(1)基于研读国内外大量相关文献,对比分析指出目前已有的刚度计算公式计算结果差异较大的问题,阐述了考虑节点刚度影响的空间网格结构力学性能的研究现状,提出了本文主要研究内容。(2)以调研近些年完成的椭圆形弦支穹顶结构上部网壳节点和钢管规格为基础,结合工程实际和现行规范,同时采用正交设计法,并考虑试验设备和场地等因素,对焊接空心球节点进行试验方案设计。完成试件的材性试验得到钢材的应力—应变关系,为后文有限元分析提供数据支撑。(3)分别选取了9种和6种规格的焊接空心球节点试件,进行了节点刚度试验,直观了解圆钢管焊接球节点在纯弯矩作用下与轴力和弯矩共同作用的力学性能,依据试验结果得到不同受力...  (本文共107页) 本文目录 | 阅读全文>>