天津理工大學(xué)體育館索穹頂體系優(yōu)化及靜力性能研究.pdf

1、索穹頂結(jié)構(gòu)是20世紀末發(fā)展起來的一種效率極高的張拉整體結(jié)構(gòu)體系，它主要由連續(xù)的柔性拉索和不連續(xù)的剛性壓桿構(gòu)成，因其自重輕、穩(wěn)定性好、造型優(yōu)美等優(yōu)點成為廣受建筑師青睞的一種結(jié)構(gòu)形式，并成功應(yīng)用于國外很多大跨度場館中。隨著人們審美追求的不斷提升，各種造型新奇優(yōu)美的體育場館不斷涌現(xiàn)，也使大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的形式日趨多樣化，如何對傳統(tǒng)的索穹頂結(jié)構(gòu)形式做出改進使其能夠更好地應(yīng)用于新形式體育場館中，成為工程師所關(guān)注的問題。
　　作者以實際參與設(shè)計

2、的國內(nèi)最大跨度的索穹頂—天津理工大學(xué)體育館索穹頂（以下簡稱本工程）為背景，本工程中屋蓋形式具有邊界不等高、部分剛性的特殊性，國內(nèi)缺乏相應(yīng)的工程設(shè)計經(jīng)驗。作者在研讀國內(nèi)外大量文獻的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際設(shè)計中遇到的問題，展開了找力分析、體系優(yōu)化設(shè)計和靜力性能等方面的研究和分析，具體如下：
　　根據(jù)本工程特殊的索穹頂結(jié)構(gòu)形式，基于力密度法和整體可行預(yù)應(yīng)力概念，研究了適用于邊界不等高橢圓形索穹頂結(jié)構(gòu)的找力方法，并對此方法進行了算例分析和結(jié)果驗

3、證。
　　依據(jù)本工程屋蓋的建筑形式，提出了單層網(wǎng)殼、雙層網(wǎng)殼、輻射式桁架及索穹頂四種結(jié)構(gòu)形式，經(jīng)過對比得到索穹頂結(jié)構(gòu)為最優(yōu)的結(jié)構(gòu)形式。在此基礎(chǔ)上，對比了不同形式的索穹頂對于結(jié)構(gòu)體系的適用性，提出了一種更適用于本工程的復(fù)合式的索穹頂結(jié)構(gòu)并對其進行了優(yōu)化。
　　基于本工程部分剛性的屋面結(jié)構(gòu)形式，探討了檁條合理布設(shè)方法，分析了部分剛性屋面與索穹頂?shù)膮f(xié)同作用對索穹頂靜力性能的影響。經(jīng)分析得到剛性檁條和金屬屋面的蒙皮效應(yīng)對索穹頂?shù)膭偠?/p>

4、增大作用分別為2.73倍和1.06倍。
　　根據(jù)本工程索穹頂支座邊界不在同一水平面的特殊形式，對比了不同形式環(huán)梁的力學(xué)性能，得出混凝土環(huán)梁為相對合理的環(huán)梁形式；同時，研究了模型不同約束條件的選取對索穹頂靜力性能的影響，經(jīng)分析可知采用三向鉸接模型或彈簧約束的模型均與考慮上下部結(jié)構(gòu)協(xié)同作用的模型結(jié)果偏差較大，對于此類形狀不規(guī)則的索穹頂結(jié)構(gòu)的設(shè)計，考慮上下部結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用是十分必要的。
　　經(jīng)過以上對本工程體系優(yōu)化及靜力性能的分析