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大跨度弦支穹顶结构施工关键技术与模型试验研究

作　者: 叶垚
导　师: 沈世钊；范峰
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 弦支穹顶 施工技术 施工预变形 施工全过程模拟 模型试验
分类号: TU399
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 59次
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内容摘要


弦支穹顶结构是基于球面网壳和张拉整体体系的一种新型合理的混合大跨空间结构,其结构受力合理、刚度大、重量轻,制作安装也比较简单,可以更合理、更经济、更美观地跨越大跨度空间,近几年在大跨度空间结构中应用越来越多。本文以大连体育馆为背景,对弦支穹顶结构施工中的一些关键问题进行了研究,探讨了大跨度弦支穹顶结构的施工全过程模拟技术与施工预变形技术,对大连体育馆模型结构进行了张拉成型和静力加载试验,这些研究结论可对大跨度弦支穹顶结构的施工建设提供技术参考。本文首先介绍了弦支穹顶结构的基本概念、特点和实际工程应用,对弦支穹顶相关的施工技术研究成果进行了总结,明确了对弦支穹顶结构应进行施工全过程分析的必要性。以在建的大连体育馆弦支穹顶结构为研究对象,在理论上提出了分批分级分步的张拉成形方案,通过加速收敛的张力补偿法对该结构进行了零态和施工过程态的预应力分析,进而通过一系列的施工张拉控制值对结构进行了正向施工模拟分析,得到了施工过程中结构关键部位的特征响应。用以指导结构的预应力施工。然后,总结了复杂结构施工预变形分析的相关理论,提出对于大跨度弦支穹顶结构采用一般迭代法作为该结构的施工预变形分析方法。使用该方法对大连体育馆弦支穹顶结构整体进行了施工预变形分析,确定了结构各部位和构件的施工预调值,确保结构成型后位形满足要求。最后,制作了大连体育馆弦支穹顶结构缩尺比1/10的模型,共进行了斜索张拉和撑杆顶升两种张拉成型试验和结构设计荷载下的静力加载试验。通过张拉成型试验,验证了本文所使用的施工成型模拟方法的正确性;通过静力加载试验,验证了该结构的受力合理性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-22
  1.1 概述  9-12
    1.1.1 弦支穹顶结构的概念  9-10
    1.1.2 弦支穹顶结构的特点  10-11
    1.1.3 弦支穹顶结构体系的分类  11-12
  1.2 弦支穹顶结构的发展及工程应用  12-17
    1.2.1 弦支穹顶结构的产生  12-14
    1.2.2 国外发展及工程应用  14-15
    1.2.3 国内发展及工程应用  15-17
  1.3 国内外研究现状  17-21
    1.3.1 弦支穹顶结构的静动力性能分析  18-19
    1.3.2 弦支穹顶结构的施工预变形分析  19-20
    1.3.3 弦支穹顶结构的施工张拉全过程分析  20-21
  1.4 论文主要研究内容  21-22
第2章 弦支穹顶结构施工全过程分析  22-46
  2.1 施工模拟的理论方法  22-23
  2.2 弦支穹顶结构施工张拉成型方法  23-24
  2.3 弦支穹顶结构正向施工模拟分析法  24-27
    2.3.1 弦支穹顶结构初始预应力分析  24-27
    2.3.2 弦支穹顶结构正向施工模拟计算法  27
  2.4 大连体育馆弦支穹顶结构预应力张拉仿真分析  27-45
    2.4.1 工程结构体系及预应力施工特点  27-31
    2.4.2 大连体育馆预应力张拉仿真模型及分析方法  31-33
    2.4.3 大连体育馆预应力张拉施工方案  33-40
    2.4.4 大连体育馆预应力张拉仿真分析结果  40-45
  2.5 本章小结  45-46
第3章 弦支穹顶结构施工预变形分析  46-56
  3.1 施工预变形基本概念  46-47
  3.2 施工预变形分析理论  47-48
  3.3 大连体育馆弦支穹顶结构施工预变形分析  48-54
    3.3.1 大连体育馆施工预变形分析方法  48-49
    3.3.2 大连体育馆施工预变形分析结果  49-54
  3.4 本章小结  54-56
第4章 弦支穹顶结构大比例模型试验研究  56-80
  4.1 模型设计与制作  56-62
    4.1.1 支承平台设计  56-57
    4.1.2 弦支穹顶设计  57-60
    4.1.3 试验模型制作  60-62
  4.2 试验测量系统  62-64
    4.2.1 测量系统  62
    4.2.2 网壳应变测点布置  62-63
    4.2.3 撑杆应变测点布置  63-64
    4.2.4 位移测点布置  64
  4.3 模型配重加载  64-65
  4.4 模型结构张拉成型试验  65-73
    4.4.1 试验方案  65-66
    4.4.2 斜索张拉成型试验  66-69
    4.4.3 撑杆顶升成型试验  69-73
  4.5 模型结构静力加载试验  73-79
    4.5.1 试验目的  73
    4.5.2 试验方案  73-74
    4.5.3 静力加载试验  74-79
  4.6 本章小结  79-80
结论  80-81
参考文献  81-86
致谢  86

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 其他结构
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