新型張弦巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)受力性能及抗震性能研究.pdf

1、人類社會(huì)的發(fā)展，對(duì)空間結(jié)構(gòu)的跨度提出了更高的要求，以滿足現(xiàn)代大型場(chǎng)館建設(shè)的需要。然而，單一形式的結(jié)構(gòu)已無法滿足超大跨度的需求。為此，各國(guó)科技工作者不斷地進(jìn)行探索，將幾種單一形式的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有機(jī)組合，以改善結(jié)構(gòu)受力性能，增加跨度。張弦梁結(jié)構(gòu)是目前應(yīng)用廣泛的一種大跨組合空間結(jié)構(gòu)，由下部撐桿、拉索以及上部剛性壓彎構(gòu)件組成；巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是近些年提出的一種新型空間結(jié)構(gòu)，由承擔(dān)整個(gè)結(jié)構(gòu)荷載的大網(wǎng)格和承擔(dān)局部荷載的子結(jié)構(gòu)組成。為進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)跨度，改善

2、結(jié)構(gòu)受力性能，本文將張弦梁概念引入巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，從而組合成為一種新型超大跨空間結(jié)構(gòu)——張弦巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，并從布索方案、靜力及穩(wěn)定性能、動(dòng)力特性、抗震性能等幾方面對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)的理論研究。
　　首先針對(duì)該新型結(jié)構(gòu)提出了5種可能的索桿布置方案，研究了矢跨比對(duì)不同布索方案結(jié)構(gòu)變形的影響，然后對(duì)同一矢跨比下各結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形、穩(wěn)定承載力及失穩(wěn)模態(tài)等方面進(jìn)行了綜合對(duì)比分析，選出最佳布索方案。
　　對(duì)優(yōu)選方案下結(jié)構(gòu)的變形、內(nèi)力、穩(wěn)定極

3、限承載力及各自的變化率進(jìn)行一系列參數(shù)分析并與同樣形式的未布索結(jié)構(gòu)作比較，給出各參數(shù)的最佳取值范圍；然后針對(duì)結(jié)構(gòu)在不同跨度、矢跨比及桁架梁高度時(shí)的最佳預(yù)應(yīng)力進(jìn)行了大規(guī)模計(jì)算，得到各幾何參數(shù)下結(jié)構(gòu)的最佳預(yù)應(yīng)力取值范圍；最后討論了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能在半跨荷載作用下的變化情況。
　　研究了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，以整體結(jié)構(gòu)各階振型及相應(yīng)自振周期為指標(biāo)，根據(jù)子結(jié)構(gòu)是否參與協(xié)同承載分兩種情況進(jìn)行對(duì)比分析，并對(duì)首階各向振型的出現(xiàn)次序及相應(yīng)周期值進(jìn)行參數(shù)分析，

4、且與未布索結(jié)構(gòu)作比較，詳細(xì)研究了結(jié)構(gòu)各向剛度隨參數(shù)的變化情況。
　　對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行了詳細(xì)的研究，分別考察結(jié)構(gòu)各地震響應(yīng)指標(biāo)在單向和多向地震作用下的變化情況。考慮單向地震作用時(shí)，首先使用時(shí)程法及反應(yīng)譜法研究結(jié)構(gòu)抗震性能在各向地震作用下的分布規(guī)律，然后對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行參數(shù)分析；對(duì)于多向地震，使用時(shí)程法，首先研究三維地震作用對(duì)結(jié)構(gòu)基本抗震性能的影響，然后對(duì)不同地震組合下結(jié)構(gòu)各地震響應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，選出設(shè)計(jì)時(shí)宜采用的最佳地震組合