索穹頂結(jié)構(gòu)體系新型設(shè)計方法研究.pdf

1、索穹頂結(jié)構(gòu)是一種結(jié)構(gòu)效率極高的新型張拉整體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)充分利用了鋼索的抗拉強(qiáng)度，再加上新穎的造型、經(jīng)濟(jì)的造價、巧妙的構(gòu)思，一經(jīng)問世便在國內(nèi)外引起了廣泛關(guān)注，國內(nèi)外大量的工程實(shí)踐彰顯了其強(qiáng)大的生命力和廣闊的應(yīng)用前景。本文從新型優(yōu)化設(shè)計方法、新型節(jié)點(diǎn)設(shè)計方面對該結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了深入的研究，旨在推動這種優(yōu)秀性能的結(jié)構(gòu)在國內(nèi)得到應(yīng)用和發(fā)展，主要工作包括：
　　 1）傳統(tǒng)的索穹頂結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，優(yōu)化設(shè)計和形態(tài)分析設(shè)計并不互為考慮，本文提出一

2、種將形態(tài)分析和優(yōu)化設(shè)計結(jié)合起來的優(yōu)化設(shè)計新思想，考慮結(jié)構(gòu)形態(tài)分析時預(yù)期荷載對結(jié)構(gòu)幾何形態(tài)的影響，能夠保證優(yōu)化設(shè)計結(jié)果滿足結(jié)構(gòu)優(yōu)化和形態(tài)的雙重要求。
　　 （1）首先，由于目前形態(tài)分析中，結(jié)構(gòu)自重、屋面荷載、吊掛荷載等預(yù)期荷載對結(jié)構(gòu)找力分析影響幾乎不被考慮，本文通過計算指出考慮這些預(yù)期荷載的必要性，并給出索穹項結(jié)構(gòu)理想初始態(tài)以及考慮預(yù)期荷載作用初始態(tài)的預(yù)應(yīng)力分布計算方法，為新型優(yōu)化設(shè)計方法奠定基礎(chǔ)。此外，根據(jù)動力松弛法原理進(jìn)行索穹

3、項結(jié)構(gòu)找形分析。
　　 （2）然后，給出索穹頂結(jié)構(gòu)新型優(yōu)化設(shè)計具體方法，通過算例演示新型設(shè)計方法的合理運(yùn)用，所得優(yōu)化分析結(jié)果為索穹頂結(jié)構(gòu)中初始預(yù)應(yīng)力水平、構(gòu)件截面的設(shè)計提供了多種合理的選擇方案。另外，對承受多種荷載工況作用的索穹頂結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法也進(jìn)行探討，通過兩種荷載工況作用下的某Geiger型索穹頂結(jié)構(gòu)算例分析，得出一些有益結(jié)論。
　　 2）為保證節(jié)點(diǎn)能夠適應(yīng)實(shí)際工程中各構(gòu)件在施工過程中平面內(nèi)外的轉(zhuǎn)動需要，并確保節(jié)點(diǎn)

4、構(gòu)造能滿足結(jié)構(gòu)計算模型中空間鉸接的假定，本文針對工程中常用的Geiger和Levy型索穹頂結(jié)構(gòu)，提出兩套新型鑄鋼節(jié)點(diǎn)設(shè)計方案。給出新型節(jié)點(diǎn)各部件的設(shè)計方法，對節(jié)點(diǎn)進(jìn)受力機(jī)理分析，并給出新型節(jié)點(diǎn)的設(shè)計步驟，為節(jié)點(diǎn)合理設(shè)計提供依據(jù)。
　　 3）通過對索穹頂結(jié)構(gòu)新型優(yōu)化設(shè)計方法及新型節(jié)點(diǎn)設(shè)計的研究，對實(shí)際工程中索穹頂結(jié)構(gòu)的設(shè)計流程、形態(tài)分析、優(yōu)化方案的最終確定、節(jié)點(diǎn)設(shè)計等給出一些設(shè)計建議。
　　 4）最后，對上述研究成果進(jìn)行總