弦支穹頂結(jié)構的穩(wěn)定性分析與靜力試驗研究.pdf

1、弦支穹頂結(jié)構是由日本川口衛(wèi)教授提出的一種新型結(jié)構形式,其將單層球面網(wǎng)殼與張拉整體巧妙組合在一起,充分發(fā)揮各自的優(yōu)點,并能有效遏制原有結(jié)構形式的不足,在大跨度空間結(jié)構領域中具有廣闊的發(fā)展前景.該文作為天津大學鋼結(jié)構教研室對弦支穹頂系統(tǒng)研究的一部分,以大型通用有限元分析軟件ANSYS為工具,以結(jié)構的靜力、穩(wěn)定性理論分析以及現(xiàn)場實物靜力加載試驗為重點,對弦支穹頂結(jié)構進行了較為深入的研究.考慮到結(jié)構的大變形,對弦支穹頂進行非線性靜力分析,重點考

2、察不同結(jié)構矢跨比情況下弦支穹頂?shù)臈U件內(nèi)力、節(jié)點變形以及預應力拉索內(nèi)力變化等靜力性能.研究各種矢跨比、初始缺陷、拉索預應力設定、節(jié)點剛度以及邊界條件等結(jié)構參數(shù)對弦支穹項穩(wěn)定性能的影響,并與相應單層球面網(wǎng)殼作對比分析.研究表明,矢跨比和節(jié)點剛度是影響弦支穹頂穩(wěn)定性能的首要因素.結(jié)構的穩(wěn)定承載能力隨結(jié)構矢跨比的增加而增加;剛接節(jié)點弦支穹頂?shù)姆€(wěn)定性能遠優(yōu)于鉸接結(jié)構,而且兩種節(jié)點剛度的結(jié)構中預應力拉索的作用表現(xiàn)有所差別.邊界條件的不同對結(jié)構的整體

3、穩(wěn)定性能也有一定的影響.滑動鉸支座雖然對于釋放溫度應力有明顯作用,但和三向支座相比其結(jié)構的穩(wěn)定承載力則有較大的降低.此外,通過對包含有不同大小初始缺陷的弦支穹頂結(jié)構進行的穩(wěn)定性分析,發(fā)現(xiàn)弦支穹頂對初始缺陷的敏感程度要低于相應的單層球面網(wǎng)殼.結(jié)合天津博物館實際工程,該文完成了柔性索弦支穹頂和剛性桿弦支穹頂兩類結(jié)構的現(xiàn)場實物靜載試驗,進一步了解在分級加載的狀況下實際弦支穹頂結(jié)構的桿件內(nèi)力、節(jié)點變形以及拉索內(nèi)力的變化.同時將試驗數(shù)據(jù)與理論分析