大跨度平行四邊形底雙曲混凝土組合扭殼屋蓋結構分析與施工控制研究.pdf

1、雙曲混凝土扭殼是薄殼混凝土結構中比較簡單同時也是比較優(yōu)秀的結構型式，它具有優(yōu)美的曲面外型、施工支模容易、造價經(jīng)濟、結構工作效率高等優(yōu)點。而雙曲混凝土組合扭殼不僅能夠提供更大的跨度和建筑空間，而且能產(chǎn)生更為豐富的建筑藝術造型，因而當建筑美學的需要超過經(jīng)濟要求時，選用雙曲混凝土組合扭殼結構較為合適。
　　本文通過對大跨度雙曲混凝土扭殼屋蓋結構的結構設計與優(yōu)化分析、雙曲混凝土組合扭殼屋蓋結構施工以及工程實例應用，掌握了雙曲混凝土組合扭殼

2、屋蓋結構的基本結構性能、結構設計與施工方法，為將來大跨度雙曲混凝土組合扭殼屋蓋結構的應用提供了較好的參照。
　　在大跨度雙曲混凝土扭殼屋蓋結構的結構設計與優(yōu)化分析中，詳細闡述大跨度雙曲混凝土組合扭殼屋蓋結構設計和優(yōu)化分析方法，當采用有限元和數(shù)值模擬分析時應該合理的采用有限單元和合適的求解方法，并指出結構設計方法要點，這對于同類結構的設計具有較好的指導作用。利用數(shù)值模擬技術，對大跨度雙曲混凝土組合扭殼屋蓋結構從尺寸角度進行了優(yōu)化設計

3、分析，包括重量優(yōu)化和矢跨比優(yōu)化分析，得到最優(yōu)矢跨比的分布范圍及相應的平緩度。通過矢跨比對結構最大位移、滑動支座位移、屋蓋水平推力、應力分布等方面的影響分析，得到矢跨比和混凝土組合扭殼平緩度的合理取值范圍取值，分析表明：通過重量優(yōu)化，可以使屋蓋重量減少19.8％。通過矢跨比對結構最大位移、滑動支座位移、屋蓋水平推力、應力分布等方面的影響分析，得到當矢跨比取值在0.15~0.2時，其對應的扁平度取值在0.74~1.31時，殼體內力分布較為合

4、理，且能夠很好的發(fā)揮其索拱機制。優(yōu)化分析結論能夠為類似的雙曲混凝土組合扭殼屋蓋結構設計提供較好的參考，這是論文的第一個創(chuàng)新點（論文第3.6節(jié)）。
　　考慮到大跨度雙曲混凝土組合扭殼結構的空間曲面復雜性，采用常規(guī)傳統(tǒng)的測量方法不能快捷、準確地完成空間測量定位。本文采用簡化的方法，對華南理工大學體育館雙曲混凝土組合扭殼屋蓋進行了空間精確測量定位，即利用扭殼直紋特點，先進行二維平面的定位測量，將組合扭殼由三維空間投影至水平面，轉化為二維

5、平面，在此基礎上在水平面內找尋第三維的變化規(guī)律，進行高程放樣實現(xiàn)空間坐標精確定位，并通過利用殼面角點的關鍵控制點，確定控制坐標。并且運用高精度測量準確地完成了空間定位和消除了系統(tǒng)誤差。這種方法快速、準確解決了雙曲混凝土組合扭殼結構的空間精確定位問題，為模板支撐以及后續(xù)的施工奠定了良好的基礎，同時也為空間曲面的平滑度提供了必要的保證，這是論文的第二個創(chuàng)新點（論文第4章）。
　　大跨度雙曲混凝土組合扭殼外形生動、美觀，殼體由兩個方向的

6、直紋組成，支模、扎筋和預應力筋鋪設等都很方便，與斜柱人字架組合后采用現(xiàn)代預應力技術，跨度達到100m，而且殼體的厚度達到130mm，無論是跨度還是厚度都較以往有所突破，這是論文的第三個創(chuàng)新點（論文第6章）。
　　大跨度雙曲混凝土組合扭殼屋蓋混凝土結構施工完畢后，模板拆除順序的不同，對強度還未達到最大的扭殼結構影響很大，本文采用有限元方法，對其施工拆模進行了考慮多種拆模方式的優(yōu)化分析，通過優(yōu)化拆模方式和拆模順序，分析了不同拆模順序的

7、內力分布，并通過對比分析，得到其最優(yōu)拆模方式和拆模順序。在雙曲混凝土組合扭殼屋蓋結構施工部分中，以華工扭殼為基本算例，重點討論雙曲混凝土組合扭殼屋蓋結構臨時支撐體系拆模順序的優(yōu)化，對雙曲混凝土組合扭殼屋蓋結構滿堂腳手架施工拆模順序進行了全面的優(yōu)化分析，將混凝土組合扭殼的主拉應力控制作為其不利受力狀態(tài)的標準，并以此來確定合理的臨時支撐體系拆模順序。分析之前，考慮了多種拆除方式，并通過對比分析得出當立桿間距為1.2m時，按照2.5m2/單元