弦支穹頂結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力優(yōu)化與多點地震動激勵下的動力性能研究.pdf

1、弦支穹頂結(jié)構(gòu)是基于張拉整體結(jié)構(gòu)體系和單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的一種預(yù)應(yīng)力復(fù)合空間結(jié)構(gòu),它巧妙應(yīng)用了兩種不同結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)勢,使得弦支穹頂結(jié)構(gòu)性能比單層網(wǎng)殼有很大改善,而且施工難度相對較小,可以更合理、更經(jīng)濟(jì)、更美觀地實現(xiàn)更大跨度的空間結(jié)構(gòu)。本文對弦支穹頂結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力優(yōu)化與多點地震動激勵下的動力性能進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容包括：
　　 ⑴通過查閱大量國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),介紹了弦支穹頂結(jié)構(gòu)的特點、工程應(yīng)用和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,并明確了本文的主要研究內(nèi)容。

2、
　　 ⑵利用非線性有限元方法,建立了平衡方程并提出了求解方法,對索單元也建立了相應(yīng)的計算模型,驗證其合理性。建立弦支穹頂結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用NSGA-Ⅱ優(yōu)化算法,以各圈環(huán)索預(yù)應(yīng)力大小為變量,結(jié)構(gòu)水平徑向支座反力最小、上部單層網(wǎng)殼桿件軸向應(yīng)力峰值最小為目標(biāo)函數(shù),以結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和撓度為約束條件,對弦支穹頂結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力值進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化。提出了隨各圈環(huán)索預(yù)應(yīng)力的不同組合變化,目標(biāo)函數(shù)的變化規(guī)律。
　　 ⑶對40m和80m跨

3、度的弦支穹頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力性能參數(shù)分析。通過分析不同矢跨比、撐桿高度、環(huán)索布置方式、溫度以及預(yù)應(yīng)力大小等因素對支座反力、內(nèi)力等靜力性能的影響,提出不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的建議取值范圍,為更多的工程設(shè)計提供參考。
　　 ⑷利用結(jié)構(gòu)動力學(xué)理論對弦支穹頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了自振特性的分析,了解弦支穹頂結(jié)構(gòu)各階頻率及其相應(yīng)振型的分布情況,掌握了弦支穹頂結(jié)構(gòu)的基本自振特性。進(jìn)而對弦支穹頂結(jié)構(gòu)的動力性能進(jìn)行了參數(shù)分析,對不同矢跨比、撐桿高度、布索層數(shù)、預(yù)應(yīng)力大

4、小和邊界約束條件的弦支穹頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比研究,得出了不同參數(shù)條件下弦支穹頂結(jié)構(gòu)的動力性能變化規(guī)律。
　　 ⑸選用El-Centro波、Taft波和天津波,對弦支穹頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了地震響應(yīng)分析,并利用APDL語言編制地震波一致輸入程序和考慮行波效應(yīng)的多點輸入程序,對40m、80m和120m跨度的弦支穹頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一致輸入和多點輸入下的地震響應(yīng)分析。通過改變結(jié)構(gòu)跨度,分析多點輸入對不同跨度的結(jié)構(gòu)的影響；通過改變地震波視波速,分析地震波視波