連續(xù)折線索單元及索穹頂結構靜動力性能研究.pdf

1、基于張拉整體思想的索穹頂結構以其極高的結構效能贏得了結構工程師的青睞，國內外學者都積極投入本領域的研究。在索結構中，為便于施工，常常采用連續(xù)折線索進行張拉，但如何進行連續(xù)索的計算還是比較棘手的課題。雖然已提出了各種連續(xù)索的分析方法，但都存在一定限制。 處理結構吊裝問題的約束繩系力學理論，采用的是解析幾何的方法確定結構幾何，程序缺乏通用性；對于細長構件的壓彎影響較難考慮。如何進行連續(xù)索的理論計算顯得十分重要。 首先介紹了空

2、間結構形式，引入張拉整體結構概念，對索穹頂結構及目前的研究狀況進行了重點介紹。 然后介紹了索穹頂結構形式和索穹頂結構預應力設計方法，并采用簡化桁架計算方法進行了Geiger型和Levy型索穹頂結構預應力設計。 建立了結構分析采用的有限元方法，為結構計算提供依據。在文獻[27]建立了3節(jié)點和4節(jié)點連續(xù)折線索有限元方程的基礎上，建立了任意節(jié)點連續(xù)折線索有限元方程，為實際工程連續(xù)索的計算提供依據，并證明了該理淪處理動力問題一樣

3、有效。 對結構吊裝問題采用連續(xù)折線索有限單元法進行了分析。通過實例分析表明，該方法處理結構吊裝問題是簡潔、有效的，并可以進行吊裝全過程分析，解決了工程結構吊裝中的理論難題，同時證明了連續(xù)索有限元理論的正確性。 對采用間斷索和連續(xù)折線索的索穹頂結構分別進行了均布荷載和非對稱荷載作用下的靜力分析、溫度作用分析及穩(wěn)定性分析。非對稱荷載作用下結構受力不利，溫度對結構影響明顯，結構不存在整體穩(wěn)定性問題。 分析了結構荷載、預

4、應力水平及所采用的索單元形式對結構頻率和振型的影響。結果表明結構頻率受荷載影響明顯、受預應力水平影響不明顯、受連續(xù)索單元影響明顯：振型基本不受荷載和預應力影響，但受連續(xù)折線索的影響。 對采用間斷索的索穹頂結構和采用連續(xù)索的索穹頂結構進行了抗震分析。分析結果表明，采用間斷索的索穹頂結構抗震性能良好，而采用連續(xù)索的索穹頂結構在地震作用下發(fā)生崩潰。建議在結構設計時采用問斷索進行設計，施二[時可以考慮采用連續(xù)索進行張拉，但張拉完畢應對連