張拉整體結構的靜動力特性及抗震、抗風研究.pdf

1、張拉整體結構是上世紀四十年代提出的一種新型結構體系，它是由連續(xù)的拉索和不連續(xù)的壓桿組成的應力自平衡、自支撐的空間網(wǎng)格體系。如今，張拉整體體系已經(jīng)成為空間結構最前沿的課題之一，引起全世界范圍內研究者的廣泛關注。本文研究了張拉整體結構在靜載作用下的受力性能，地震作用下的響應分析以及其在風荷載作用下的風振響應分析，并提出了可供設計參考的風振系數(shù)取值。
　　本文主要進行了以下幾方面的工作：
　　1．考慮結構的幾何非線性，通過勢能駐值

2、原理建立張拉整體結構的有限元基本方程。在張拉整體結構基本假定基礎上，利用有限元基本方程編制了張拉整體結構初始形態(tài)分析的非線性有限元程序，針對基于四棱柱體單元的張拉整體結構進行了分析，得到了各構件的預應力比的合理取值。對于張拉整體結構而言，一個合理的平衡幾何態(tài)通常都有與之對應的一組或多組預應力態(tài)。
　　2．應用張量表示方法，通過修正的拉格朗日方程推導了考慮位移高階項影響的張拉整體結構的單元剛度矩陣，得到桿單元的增量平衡方程，建立靜力

3、分析的基礎，研究了平板型和柱殼型張拉整體結構的靜力性能，通過對平板型和柱殼型張拉整體結構在滿跨均布豎向荷載作用下的非線性有限元計算，研究了張拉整體結構的荷載-位移曲線及其構件應力隨荷載的變化規(guī)律，分析了預應力、單元高度、結構跨度和矢跨比等參數(shù)對結構的整體剛度和失效荷載的影響規(guī)律。
　　3．從適合張拉整體結構工程應用的角度出發(fā)，考慮預應力分布狀態(tài)及其最優(yōu)的構件截面分布二者的相互影響與制約情況，應用遺傳算法對平板型和柱殼型張拉整體結構

4、進行了優(yōu)化設計研究，提出了可供實際應用的預應力與構件截面的關聯(lián)優(yōu)化設計方法。
　　4．分別分析了平板型和柱殼型張拉整體結構的自振特性，以及頻率隨預應力的變化規(guī)律。采用時程分析法研究結構在八度多遇地震下的動力響應，研究表明兩種張拉整體結構具有良好的抗震性能。分析了在地震的作用下，結構最大位移、最大內力值、節(jié)點位移時程曲線和桿件、索的內力時程曲線。比較了在不同地震動的作用下結構的響應。結果表明：在合理的索、桿截面及索初始預應力的條件下