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钢—混凝土协同式新型张弦桁架结构的研究与应用

作　者: 代文飞
导　师: 马克俭
学　校: 贵州大学
专　业: 结构工程
关键词: 大跨度空间结构预拉力张弦桁架结构设计有限元法几何非线性分析荷载效应
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 90次
引　用: 3次
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内容摘要

本文借鉴已建成的成都新世纪国家会展中心展馆工程，构思出了一种新的结构体系——钢-混凝土协同式新型张弦桁架结构，新的结构体系是在钢-混凝土组合结构与大跨度下弦管内预应力管桁架结构基础上的改进和创新。预应力张弦桁架、张弦梁及各种组合结构在国内外的工程实践中逐步得以应用，本文逐一概述目前国内外各种钢-混凝土组合结构和我国正在推行的几种拟梁式空间钢网格结构，并从发展现状和相应存在的问题做了较为详细的论述，在此的基础上，综合考虑两种结构优利弊进而提出了钢-砼协同式新型结构体系。钢-砼协同式新型张弦桁架结构是在大跨度下弦管内预应力管桁架的基础上提出通过撑杆连接空间管桁架和高强抗拉拉索，形成桁架体外预应力，并结合钢-混凝土组合结构合理利用两种材料性能的优点，通过短柱或短撑杆连接下部张弦桁架和屋面混凝土板，共同形成新型张弦桁架结构的上弦组合层。从工程的应用角度出发，将钢-砼协同式新型张弦桁架受力过程中涉及的状态拟定为零状态、初始态、荷载态和协同工作阶段。通过等代刚度法计算和对比了混凝土板对下部预应力管桁架刚度贡献大小，研究分析表明，混凝土板参与结构整体工作改善结构整体刚度明显。在协同工作阶段，由于钢砼共同工作，合理利用了结构中两种不同材料的力学性能。本文探讨的一种新型结构体系——钢砼协同式新型张弦桁架，采用几何非线性有限元法，通过大型有限元程序软件对其主要的受力性能进行了研究，分析了结构的屈曲荷载和极限承载能力以及地震作用下单榀钢-混凝土协同式新型结构体系的荷载效应，从中得出一些结论，并从力学概念上说明了其正确性。同时，文中还对钢-混凝土协同式新型张弦桁架的合理预应力取值做了初步的探索，给出了一些浅显的分析思路和求解方法。本文用大型有限元软件模拟了钢-砼协同式新型张弦桁架结构的全过程施工，探讨了索预应力施加方法和结构的施工工艺，提出分阶段控制施加预应力的优越性。文中最后提出钢-砼协同式新型张弦桁架在设计和施工中有待于解决的问题。

全文目录

中文摘要  10-11
英文摘要  11-12
第一章绪论  12-23
  1.1 课题的背景  12-19
    1.1.1 国内外钢-混凝土组合结构的分类及特点  12-15
    1.1.2 我国正在推广的几种拟梁式空间网格结构形式  15-19
  1.2 课题来源及特点  19-22
    1.2.1 课题来源  19-20
    1.2.2 钢-混凝土协同式新型张弦桁架结构的特点  20-22
  1.3 本文的主要工作  22-23
第二章钢-混凝土协同式新型张弦桁架力学特点及预应力取值  23-31
  2-1 桁架组合上弦节点构造  23
  2-2 钢-混凝土协同式新型张弦桁架结构的力学特点  23-25
  3.3 预应力的作用  25-29
  3.4 混凝土板参与结整体工作对结构整体刚度的影响  29-30
  3.5 本章小结  30-31
第三章简叙钢-混凝土协同式新型张弦桁的离散化线弹性分析方法  31-40
第四章单榀结构应力超前、相对滑移现象及荷载极限承载力  40-47
  4.1 结构应力超前  40-42
    4.1.1 应力超前现象  40-41
    4.1.2 应力超前对结构荷载大小的影响  41-42
  4.2 结构相对滑移现象  42-43
  4.3 几何非线性分析及结构的极限承载能力  43-46
    4.3.1 线性屈曲分析  43-45
    4.3.2 结构的极限承载力分析  45-46
  4.4 本章小结  46-47
第五章单榀钢-砼协同式新型张弦桁架反应谱及地震作用下的结构响应  47-56
  5.1 反应谱分析  47-53
  5.2 地震作用下结构响应  53-55
  5.3 本章小结  55-56
第六章钢-混凝土协同式新型张弦桁架施工探讨  56-61
  6.1 索预应力施工方案选择  56-57
  6.2 施工全过程仿真模拟  57-59
  6.3 施工方案探讨  59-61
第七章结论与展望  61-63
参考文献  63-65
致谢  65-66
附录一  66-67
附录二  67

钢—混凝土协同式新型张弦桁架结构的研究与应用

内容摘要

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