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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>>

广州大学
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大跨弦支穹顶环索预应力设计方法及结构优化设计

弦支穹顶是由单层网壳和索-撑体系组合而成的轻度预应力大跨空间结构,其受力性能好、跨越空间距离大、造型优美;目前已广泛用于航站楼、体育场馆、会展中心等大型公共设施屋盖中,如2008年北京奥运会羽毛球馆、济南奥体中心体育馆等屋盖结构均为这种结构体系。弦支穹顶结构设计的核心就是确定最佳环索预应力;过大或过小的环索预应力,都将严重影响结构的受力性能及结构耗钢量等方面。为了确定弦支穹顶结构最优的预应力设计方案,本文选取几何法及撑杆控制面积法确定环索预应力比,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,将它们进行交叉组合构成4个环索预应力设计方案。另外还选取刚性索法及改进刚性索法作为环索预应力设计方案,共6个预应力设计方案;以2008年北京奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构屋盖为研究背景;研究了各个预应力设计方案的优缺点和工程适用性。采用ANSYS优化模块零阶优化方法对弦支穹顶结构进行预应力优化设计。即:以结构总重量为目标...  (本文共127页) 本文目录 | 阅读全文>>

《华南地震》2017年01期
华南地震

弦支穹顶结构预应力优化设计方法综述

最佳预应力是弦支穹顶设计的核心和关键问题。针对目前弦支穹顶结构没有统一的预应力设计方法,基于四种预应力设计准则总结了各类弦支穹顶结构预应力确定的方法...  (本文共6页) 阅读全文>>

华南理工大学
华南理工大学

弦支穹顶结构找力优化方法及施工仿真分析

弦支穹顶结构是由上部单层网壳与下部索杆体系杂交而成的自平衡结构,由于其受力合理,近年来被广泛地用于大跨度空间结构。本文在查阅大量相关文献的基础上,对该结构体系的找力分析、预应力优化及施工仿真分析等问题进行研究。主要内容如下:(1)采用能量法分别对弦支穹顶结构在竖向荷载及预应力作用下的变形函数进行推导,得到了相应的位移解析表达式,为该类结构的预应力确定提供了新思路。算例分析表明:基于能量法的计算结果与有限元法相比,概念清晰,误差较小,精度较高,由此验证了本文推导的变形函数的适用性。(2)提出了弦支穹顶结构的找力分析新方法——基于预应力水平的分布更新法。该方法以不断更新的预应力比值来分配拉索预应力,以索力为收敛控制参数,迭代得到满足要求的预应力分布,并与弹性支座法进行对比,验证了该方法的合理性。结果表明:基于预应力水平的分布更新法,不仅计算效率高,求解速度快,所得结果更接近优化目标,适用于弦支穹顶结构的找力分析。(3)将模拟植物生长...  (本文共90页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
天津大学

大跨度椭圆形弦支穹顶结构预应力拉索优化设计研究

随着我国大跨空间结构技术的飞速发展,弦支穹顶结构在我国大型体育场馆设计中越来越常见,其中椭圆形弦支穹顶结构由于其优美的外观在实际工程中越来越常被建筑师所采用。使用Midas Gen 800软件对于常用布索方式的弦支穹顶结构在平面系数为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9和1.0六种条件下的结构性能进行了对比分析,计算结果表明,平面系数对其结构性能影响很大。随着平面系数的增大,结构的荷载沿短跨方向传递的趋势逐渐减弱,节点竖向位移逐渐变大。平面系数越小,结构长跨方向与短跨方向上的环索单元内力、撑杆单元内力之间的差距越大,内力分布越不均。为了对常用布索方式的椭圆形弦支穹顶结构在平面系数较小的情况下存在的问题进行一定的优化,本文提出了一种全新的环索布置形式,即分块布置环索的弦支穹顶结构。在平面系数为0.5、0.6、0.7及0.8四种条件下,使用Midas Gen800及SAP2000软件对其结构性能进行分析,之后与常用布索方式的弦支穹...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

弦支穹顶结构施工控制理论分析与试验研究

弦支穹顶结构是由上部单层网壳和下部索杆支承体系构成的大跨预应力杂交结构,由于其造型新颖、结构受力性能优越、施工难度相对较小,得到了国内外工程界的青睐,但在实际工程应用中,在结构设计、施工及使用过程中仍然存在一些问题。为推动该类结构在工程中更好的应用,本文对弦支穹顶结构的预应力水平优化、缺陷状态的预应力调整、施工滑移索的摩擦影响、新型节点设计、模型试验等内容进行了深入的研究。首先,本文建立了弦支穹顶结构预应力优化数学模型,运用NSGA-Ⅱ优化算法,以各圈环索预应力水平为变量,以各圈环索总预应力水平最低、结构水平径向支反力最小、上部单层网壳杆件轴向应力峰值最小为目标函数,考虑结构强度和挠度限制,对弦支穹顶结构的预应力水平进行多目标优化。揭示了随着各圈环索预应力水平的不同组合,结构各目标函数的变化规律,为工程设计决策提供了依据。为解决由于构件制作、施工误差与算法误差等原因造成的弦支穹顶结构处于缺陷状态的问题,本文提出了张力修正法和位移...  (本文共154页) 本文目录 | 阅读全文>>