论文部分内容阅读
索杆体系是由索和杆为基本构成单元,通过预应力提供结构刚度的一类新型空间结构体系。张拉整体结构、索穹顶结构、空间索桁张力结构等均属于索杆体系的范畴。随着国民经济的高速发展及设计施工水平的提高,索杆体系近几年越来越多的应用在体育场馆、展览馆、大型商场等大跨结构中。有关索杆体系的理论研究如形态分析、预应力分布确定、受力性能分析等也被广泛开展。但现有研究一般以索的松弛作为结构失效的标准,对索松弛后结构的受力性能研究较少,对索杆体系的可靠性更是很少涉及。索杆体系的施工成形分析也一直是国内外学者研究的热点和难点,现有研究主要针对索穹顶结构展开,对弦支穹顶的施工成形分析较少报导。本文在前人工作的基础上,分别以索穹顶结构和弦支穹顶为例,对索杆体系的可靠度及施工成形进行了研究,主要内容如下:本文在查阅大量国内外相关文献的基础上,简单介绍了空间结构体系的分类以及索杆体系的特点,叙述了索穹顶结构和弦支穹顶的发展历史、工程应用及研究现状等,同时确定了本文的主要研究内容。为考察索杆体系中局部索(杆)的破断对整体结构的影响,本文以索穹顶结构为例,采用动力学方法模拟了各类杆件退出工作后其他杆件内力的变化和结构最终到达的平衡位置,通过观察局部索(杆)的破坏是否引起其它杆件的连续破坏从而造成结构的连续倒塌,判断局部索(杆)破坏后的结构是否满足安全,同时区分了不同位置杆件的安全等级。结构可靠度是指结构在规定的时间和规定的条件下完成预定功能的概率。本文使用响应面法和蒙特卡罗混合方法,并结合有限元软件ANSYS的概率分析模块对索杆体系的可靠度进行了研究,分析了位移失效和应力失效模式下结构的可靠指标,同时得到了对结构失效模式较为敏感的变量。参考现有施工方法,本文采用由外向内逐圈斜索张拉法对弦支穹顶进行施工张拉,采用反分析法进行施工全过程模拟。即由成型理想态出发,按照由内向外的顺序逐圈释放斜索,从而得到施工各阶段的控制参数(包括索力和坐标)。根据反分析法得到的各阶段控制参数可有效指导施工,从而到达结构理想设计状态。最后,本文对研究工作进行了总结,得出了有参考价值的结论,并指出进一步的研究中需要解决的问题。