類橢圓形弦支穹頂布索方式研究.pdf

1、本文以宿遷運河體育館類橢圓弦支穹頂為背景工程，基于前期類橢圓弦支穹頂結構優(yōu)化研究成果，在對類橢圓弦支穹頂結構的邊界曲線擬合、網格劃分等問題進行深入研究的基礎上，對多種布索方式展開系統(tǒng)研究，主要結論如下:
　　1、采用基于四心圓法的平行環(huán)肋型網格劃分方法，類橢圓弦支穹頂上部網殼網格質量高，下部索桿體系布置規(guī)則，通過參數(shù)調整可適應不同的建筑外形和柱網布置，是一種設計及施工均簡便可行的網格劃分方式。
　　2、橢圓的長、短軸長度給定

2、的情況下，弧長比是控制穹頂外形及柱網尺寸的關鍵參數(shù)，通過調整弧長比，可得到一系列形狀類似的類橢圓弦支穹頂，其內力和位移分布均有如下特點:壓力最大桿件在長軸最外圈圓弧處，拉力最大桿件在短軸最外圈圓弧處，拉力和壓力變號的位置在圓弧分段點附近。豎向變形在長半軸處上凸，在短半軸處下凹。
　　3、與圓形弦支穹頂不同，四心圓法類橢圓弦支穹頂不是中心對稱結構。在預應力和豎向荷載共同作用下，各周邊支座沿半徑方向的水平位移近似正弦曲線變化，在長半軸

3、處向內位移最大，短半軸處向外位移最大，傳給下部支承結構的水平力明顯大于圓形弦支穹頂。應通過調整下弦布索方式來改善穹頂在各方向上的受力、變形差異，改進四心圓法類橢圓弦支穹頂?shù)氖芰π阅堋?br>　　4、采用變拉索數(shù)量、變撐桿角度和臺階形布索方式，可改善四心圓法類橢圓弦支穹頂在各方向上變形不協(xié)調的程度，但效果不明顯。采用本文提出的馬鞍形布索方式，可以基本消除四心圓法類橢圓弦支穹頂在各方向上的變形不協(xié)調，實現(xiàn)豎向荷載和預應力共同作用下各支座處徑

4、向位移同時達到近似為零的目標。
　　5、通過理論推導和算例驗證，得到馬鞍形索桿體系的基本原理。支座徑向位移與撐桿高度成比例，在長半軸圓弧處，與撐桿高度成正比;在短半軸圓弧處，與撐桿高度成反比。
　　6、馬鞍形索桿體系是以平行環(huán)肋型索桿體系為基礎，通過調整撐桿高度形成空間馬鞍形而得到的，調整的原則為:采用逐圈自平衡的方法，從內圈向外圈逐圈調整。在每圈的調整中，首先求出圓弧分段點處徑向位移為零狀態(tài)的周圈徑向位移分布，保持分段點處

5、撐桿高度不變，根據支座徑向位移的比例關系調整對應位置的撐桿高度。從分段點向長軸方向，逐漸減小撐桿高度，在長軸頂點處達到最小;從分段點向短軸方向，逐漸增大撐桿高度，在短軸頂點處達到最大。
　　7、對類橢圓凱威特型、肋環(huán)型和平行環(huán)肋型弦支穹頂?shù)氖芰π阅軐Ρ确治霰砻?，雖然類橢圓凱威特型和肋環(huán)型弦支穹頂拉索及網殼內力更小，但其環(huán)向索內力相差較大，在工程應用中斜索的索夾需要承受較大的抗滑力，在弦支穹頂中實際應用有不小的困難。
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