滾動式張拉索節(jié)點弦支穹頂結構分析及試驗研究.pdf

1、弦支穹頂結構施工的關鍵環(huán)節(jié)在于將預應力設計值準確地施加到結構中去，工程中常采用張拉環(huán)索方式施加預應力。為減小索撐節(jié)點處的摩擦損失，可在撐桿下節(jié)點處運用滾動式張拉索節(jié)點。通過試驗方法研究這種引入了滾動式張拉索節(jié)點的弦支穹頂結構的力學性能，并定量對比分析弦支穹頂與上部單層網殼的靜力性能，對評估滾動式張拉索節(jié)點弦支穹頂?shù)母咝苄跃哂兄匾饬x。由于橢球形弦支穹頂自身的幾何特征，張拉環(huán)索這一高效施工方式能否直接應用于橢球形弦支穹頂，直接影響了弦支

2、穹頂?shù)耐茝V應用。滾動式張拉索節(jié)點的引入雖能有效減小摩擦損失，但既有研究表明其不能完全克服摩擦，因此在結構的有限元分析中如何在單元層面考慮拉索與撐桿下節(jié)點間的摩擦，以準確評估結構的整體性能。以及張拉過程中的預應力隨機誤差對結構整體性能的影響，都是弦支穹頂結構體系的理論研究過程中需要解決的問題。本文即針對這種采用了新型滾動式張拉索節(jié)點的弦支穹頂結構展開了深入的研究。
　　滾動式張拉索節(jié)點對結構性能改善程度的最直接衡量標準是檢測出節(jié)點兩

3、側索力值，以計算該節(jié)點處的預應力摩擦損失值。基于直接測量法提出了一種適用于弦支穹頂結構試驗研究的索力測試方法，并通過試驗研究、理論分析驗證其可靠性及應用范圍。
　　提出了一種適用于張弦結構體系的等效摩擦單元，進而建立了張弦結構考慮拉索與撐桿下節(jié)點間摩擦的有限元分析方法，并通過試驗研究驗證了該摩擦單元的適用性。將等效摩擦單元應用到張弦桁架結構的有限元分析中，得到了預應力摩擦損失對張弦桁架結構整體性能的影響規(guī)律。
　　分別開展了

4、帶滾動式張拉索節(jié)點的弦支穹頂結構和其上部單層網殼結構的理論分析和試驗研究，并對比分析了弦支穹頂和相應單層網殼的靜力性能?；趩螌泳W殼內的力流傳遞規(guī)律和桿件的空間位置關系，提出了一種桿件內力近似計算方法，推導了網殼在球坐標系下的有限元計算方法；建立茌平體育館弦支穹頂?shù)?：10縮尺模型，拉索張拉前開展了單層網殼的靜力試驗，得到了單層網殼在半跨和全跨荷載作用下的內力分布特征，同時驗證了理論分析的正確性；開展了弦支穹頂?shù)膹埨囼灪挽o力試驗，采用

5、高精度的激光跟蹤儀全程跟蹤測量關鍵測點位移，揭示了弦支穹頂張拉過程中的結構內力和變形變化規(guī)律，得到了弦支穹頂在全跨與半跨荷載作用下的內力分布特征。
　　針對橢球形弦支穹頂結構同圈環(huán)索內力有可能不等，從而不能采用張拉環(huán)索這一高效施工方式的情況，分析了3種常見橢球形弦支穹頂結構索撐體系的初始平衡態(tài)，得到了橢球形索撐體系同圈環(huán)索內力相等的必要條件；針對同圈環(huán)索內力不等的案例，采用擴展力密度法對索撐體系重新找形，得到了同圈環(huán)索內力相等時的