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1、索穹頂結(jié)構(gòu)近年來在國外一些大跨結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用,這種結(jié)構(gòu)的形式新穎、結(jié)構(gòu)效率高。與一般大跨結(jié)構(gòu)不同,結(jié)構(gòu)的整體用鋼量不會隨跨度的增加而大幅上升,此類結(jié)構(gòu)的最大跨度已達到243m。國外較早將索穹頂結(jié)構(gòu)應(yīng)用在各類場館的屋蓋結(jié)構(gòu),其中相對著名的是1988漢城奧運會的體操館和擊劍館的屋蓋結(jié)構(gòu)以及美國太陽海岸穹頂(直徑210m)、亞特蘭大奧運會主主體育館(193×240m)等工程。 目前中國僅在臺灣地區(qū)的桃園體育館屋蓋采用了Geiger體系
2、的索穹頂結(jié)構(gòu)。在大陸地區(qū),索穹頂結(jié)構(gòu)研究起步較晚,自上世紀九十年代初才開始對索穹頂結(jié)構(gòu)進行研究,到目前為止已完成了多項靜力、動力和施工過程結(jié)構(gòu)實驗等。 與傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)不同,拉索的應(yīng)力剛化是形成結(jié)構(gòu)整體剛度的必要條件,內(nèi)部桿件在預(yù)應(yīng)力施加之前結(jié)構(gòu)沒有任何抵抗外荷載的剛度。所以在結(jié)構(gòu)荷載態(tài)分析之前,必須根據(jù)索穹頂特定的幾何拓撲進行找力分析。本文根據(jù)整體可行性預(yù)應(yīng)力原理和方法,編制了相關(guān)程序?qū)λ黢讽斀Y(jié)構(gòu)進行可行性預(yù)應(yīng)力態(tài)的找力分析。
3、 由于索穹頂?shù)乃鲉卧诤奢d的作用下,出現(xiàn)應(yīng)力松弛現(xiàn)象,從而失去對撐桿的約束作用。若采用傳統(tǒng)有限單元法分析,由于結(jié)構(gòu)內(nèi)部剛體位移的存在,導(dǎo)致計算不容易收斂以至于發(fā)散。動力松弛法在結(jié)構(gòu)靜力分析中,無需形成整體剛度矩陣,各節(jié)點在“運動阻尼”的作用下,節(jié)點不平衡力達到零。本文在該方法基礎(chǔ)上,編制了相應(yīng)的索穹頂靜力計算程序。應(yīng)用該靜力計算程序,分別對Geiger和Levy體系的索穹頂結(jié)構(gòu)進行初始預(yù)應(yīng)力態(tài)和荷載態(tài)分析,結(jié)果證明該程序具有較好的收
4、斂性。 國內(nèi)索穹頂結(jié)構(gòu)的靜力動力分析僅僅考慮索桿骨架模型,忽略屋面覆蓋材料(薄膜、壓型鋼板等)對整體結(jié)構(gòu)性能的影響。通常認為,這種計算簡化與實際結(jié)構(gòu)相比偏安全,但這些都沒有理論結(jié)果的證明。本文將常用的屋面覆蓋材料與索桿體系進行協(xié)同分析,對比分析傳統(tǒng)將屋面與索桿分開設(shè)計的利與弊。 索穹項最終成形是否達到預(yù)先的設(shè)計狀態(tài),與結(jié)構(gòu)施工過程有著密切的聯(lián)系。因此,必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段給出各施工階段的節(jié)點坐標以及桿件內(nèi)力,使結(jié)構(gòu)真正做到
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