具有內(nèi)外環(huán)桁架的新型張弦網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)理論分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、本文根據(jù)樂清市體育中心體育館和游泳館采用的結(jié)構(gòu)形式，綜合給出并研討了一種具有內(nèi)外環(huán)桁架的新型內(nèi)外雙重張弦網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，且外張弦體系可穿越網(wǎng)殼，內(nèi)環(huán)桁架可采用上弦梁下弦索（梁）的空腹桁架。這種空間結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)輻射式張弦梁結(jié)構(gòu)或弦支網(wǎng)殼相比，可為場館內(nèi)部提供更多的使用空間，增加了后排座位的可視范圍，結(jié)構(gòu)受力更為合理，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)異。為更好地理解這種新型空間張弦網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的受力特性并促進(jìn)其工程應(yīng)用，本文從形狀確定、力學(xué)性能、穩(wěn)定性、地震響應(yīng)及模型試

2、驗(yàn)等方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　第1章總結(jié)了大跨度空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程和分類，系統(tǒng)地回顧了張弦梁與環(huán)形平面張力索桁結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史、工程應(yīng)用和研究現(xiàn)狀，并從以上兩種結(jié)構(gòu)的形體對這種新型張弦網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對比分析和說明。與此同時(shí)，對本文的研究內(nèi)容做了簡單介紹。
　　第2章歸納和總結(jié)了具有內(nèi)外環(huán)桁架的新型張弦網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，從網(wǎng)殼網(wǎng)格布設(shè)、徑向索與網(wǎng)殼徑向梁的相對位置、網(wǎng)殼的高斯曲率、內(nèi)外環(huán)曲線形狀、及內(nèi)孔采用不同結(jié)構(gòu)的內(nèi)外雙重張

3、弦網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等五個(gè)方面對這種新型張弦網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分類。
　　第3章對空間結(jié)構(gòu)形狀確定問題的研究方法進(jìn)行了歸納和總結(jié)。以肋環(huán)型內(nèi)外雙重張弦網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為例，對這種新型張弦網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形狀確定問題進(jìn)行了研究。采用局部分析法的思想，從節(jié)點(diǎn)平衡關(guān)系入手，給出了內(nèi)外雙重張弦網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)體系的初始預(yù)內(nèi)力簡捷計(jì)算法及其計(jì)算用表;在原有數(shù)值計(jì)算法的基礎(chǔ)上，提出了改進(jìn)的數(shù)值計(jì)算法，并對計(jì)算過程參數(shù)的選取進(jìn)行了討論。通過算例比較了以上兩種找形方法的計(jì)算結(jié)果，說

4、明了方法的正確性。
　　第4章系統(tǒng)地研究了新型空間張弦網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的靜力性能，以具有內(nèi)外環(huán)桁架的肋環(huán)型張弦網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為例，利用大型有限元軟件ANSYS進(jìn)行了結(jié)構(gòu)在滿跨和半跨荷載下的靜力性能分析;并對張拉索矢高、網(wǎng)殼曲率、網(wǎng)殼面內(nèi)徑向支撐、環(huán)形水平桁架以及網(wǎng)殼網(wǎng)格形式等主要參數(shù)對結(jié)構(gòu)受力性能的影響進(jìn)行了分析。
　　第5章以具有內(nèi)外環(huán)桁架的肋環(huán)型張弦網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為例，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了滿跨和半跨荷載作用下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能分析;對張弦網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的張拉

5、索矢高、網(wǎng)殼曲率、網(wǎng)殼面內(nèi)徑向支撐、環(huán)形水平桁架以及網(wǎng)殼網(wǎng)格形式等主要參數(shù)進(jìn)行了分析;討論了缺陷分布及大小對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能的影響;比較了肋環(huán)型、葵花型及施威德勒型等三種張弦網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性。
　　第6章以具有內(nèi)外環(huán)桁架的肋環(huán)型張弦網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為例，研究這一結(jié)構(gòu)的動力特性和抗震性能。對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行自振特性分析;利用EI-Centro波對具有內(nèi)外環(huán)桁架的肋環(huán)型張弦網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了地震響應(yīng)時(shí)程分析;并研究了張拉索矢高、網(wǎng)殼曲率、網(wǎng)殼面內(nèi)徑