索穹頂結(jié)構(gòu)多種預應力張拉施工方法的全過程分析.pdf

1、索穹頂結(jié)構(gòu)是按照張力集成思想發(fā)展出來的一種方興未艾的結(jié)構(gòu)形式.索穹頂結(jié)構(gòu)由豎桿和拉索組成,依靠連續(xù)預應力回路提供的剛度來抵抗外荷載.這種結(jié)構(gòu)形式簡化了結(jié)構(gòu)的桿件布置,充分發(fā)揮了材料特性.同時,輔助以膜材為主的覆蓋材料,索穹頂結(jié)構(gòu)具有自重輕,跨度大及建筑造型簡潔自由等特點.自1988年首爾奧運會體育館首次采用索穹頂結(jié)構(gòu)后,不同形式,不同跨度的索穹頂工程不斷建成.經(jīng)過這些實際工程的檢驗和技術(shù)積累,索穹頂結(jié)構(gòu)在設計計算分析,施工技術(shù)等方面都取

2、得了長足的進步. 目前國際上已經(jīng)建成的索穹頂工程基本分為兩種形式:Geiger 型和 Levy 型.Geiger 型索穹頂索桿輻射狀布置,但平面外穩(wěn)定性不足；Levy 型索穹頂采用葵花型索桿布置方式,增強了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性.由于國內(nèi)無索穹頂結(jié)構(gòu)工程應用,目前對索穹頂結(jié)構(gòu)的研究主要集中在理論計算,結(jié)構(gòu)性能分析等方面.有關(guān)索穹頂工程施工技術(shù)和施工張拉全過程的分析研究比較分散,不夠系統(tǒng),有些方法引入了值得商榷的假定,需進一步研究.

3、 本文在廣泛查閱現(xiàn)有資料的基礎上,系統(tǒng)地提出了可用于索穹頂結(jié)構(gòu)施工張拉的九種方法.并以某體育館的索穹頂結(jié)構(gòu)方案為背景,采用動力松弛法對各種預應力張拉方法進行了全過程分析,為實際工程的施工張拉提供了可靠的理論支持. 本文第一章在查閱大量國內(nèi)外相關(guān)文獻的基礎上,介紹了張力集成體系及索穹頂結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史,工程應用以及研究現(xiàn)狀等,同時確定了本文的主要研究內(nèi)容. 第二章主要研究了索穹頂結(jié)構(gòu)的形態(tài)分析.分析了空間索桿體系的不同分類,

4、推導了索、桿單元的計算方程.利用二次奇異值分解法,對索穹頂結(jié)構(gòu)進行整體可行預應力分布求解,確定了結(jié)構(gòu)的預應力分布,為下一步施工分析提供數(shù)據(jù). 第三章首先介紹了目前已經(jīng)完成的索穹頂工程的一般建筑施工過程.接著介紹了現(xiàn)有的兩種關(guān)于索穹頂結(jié)構(gòu)施工分析方法:正分析法和反分析法.根據(jù)索穹頂結(jié)構(gòu)索桿受力特點,施工張拉桿件及張拉順序提出九種不同的預應力張拉施工方法.此外還介紹了用于索穹頂結(jié)構(gòu)施工分析的動力松弛法的基本原理及算法. 第四

5、章以某工程的索穹頂設計方案為背景,對該結(jié)構(gòu)進行施工全過程模擬.采用動力松弛法對九種不同的預應力張拉方案分別進行計算,得到在不同張拉階段的節(jié)點坐標和構(gòu)件內(nèi)力.根據(jù)這些施工控制量可以對實際工程預應力張拉施工進行位移、內(nèi)力雙控制,以此保證施工精度和質(zhì)量. 第五章是編制了相關(guān)程序?qū)κ┕埨^程分析的計算結(jié)果數(shù)據(jù)進行處理,通過二維和三維的結(jié)構(gòu)施工示意圖展示九種不同施工張拉過程,實現(xiàn)施工過程各階段可視化,從而直觀地模擬各種施工方法過程中的