上海世博會(huì)主題館中張弦鋼屋蓋結(jié)構(gòu)靜力分析與研究.pdf

1、隨著社會(huì)的迅速發(fā)展，以及工業(yè)生產(chǎn)、文化、體育事業(yè)的不斷進(jìn)步，社會(huì)對(duì)大跨度高性能空間結(jié)構(gòu)的需求推動(dòng)結(jié)構(gòu)向著“更輕量、更寬闊”方向發(fā)展，即此張弦結(jié)構(gòu)得到越來(lái)越多的應(yīng)用和發(fā)展。張弦結(jié)構(gòu)是由剛性上弦、柔性拉索與撐桿構(gòu)成，能夠發(fā)揮結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)各自不足的一類(lèi)性能優(yōu)越的半剛性雜交結(jié)構(gòu)。 中國(guó)2010年上海世博會(huì)主題館西側(cè)展廳鋼結(jié)構(gòu)屋蓋即是張弦結(jié)構(gòu)的一個(gè)很好的應(yīng)用和發(fā)展。該屋蓋東西向跨度126m，南北向跨度180m。其屋面形態(tài)突破了傳統(tǒng)拱形屋面

2、形態(tài)的束縛，東西向屋面呈平直形態(tài)，南北向呈波浪形態(tài)，這與目前國(guó)內(nèi)大跨度結(jié)構(gòu)的屋面造型不一樣，是大跨度屋面造型上的一個(gè)創(chuàng)新。 本文以上海世博會(huì)主題館為工程背景，以西側(cè)展廳大跨度張弦鋼屋蓋為研究對(duì)象，借助有限元軟件，對(duì)該屋蓋結(jié)構(gòu)體系的靜力、穩(wěn)定性及彈塑性方面進(jìn)行了深入的分析與研究。 首先，系統(tǒng)的介紹了張弦結(jié)構(gòu)的分類(lèi)、工程應(yīng)用、主要特點(diǎn)、研究現(xiàn)狀以及非線性有限元基本理論。 其次，從結(jié)構(gòu)力學(xué)性能、建筑空間協(xié)調(diào)性方面對(duì)不同

3、的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行分析，得出采用單向張弦結(jié)構(gòu)的合理性。在此基礎(chǔ)上，以單榀張弦結(jié)構(gòu)為分析對(duì)象，對(duì)剛性上弦高度與撐桿高度合理比例、索撐布置方式、拉索截面面積，拉索預(yù)應(yīng)力大小等參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析與比較。重點(diǎn)分析該屋蓋獨(dú)特的空間V形索撐布置方式及空間雙拉索體系，研究表明，拉索達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)主動(dòng)應(yīng)力控制和主動(dòng)變形控制功能。此外進(jìn)行了單根拉索失效后結(jié)構(gòu)效應(yīng)的分析與研究。 再次，對(duì)西側(cè)展廳進(jìn)行了穩(wěn)定性及彈塑性極限承載力分析，重點(diǎn)進(jìn)行了彈塑性大位