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大跨度多弧形钢拱结构的受力性能研究

作　者: 曹欣
导　师: 熊仲明
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢拱结构大跨度结构试验稳定初始几何缺陷特征值屈曲分析几何非线性分析地震反应
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 123次
引　用: 4次
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内容摘要

拱,作为建筑上一个出色的成就,被广泛用于桥梁、水利工程及建筑结构中。较同跨度梁,拱的弯矩较小,还能节省材料、提高刚度、跨越较大的空间,因此拱结构更多地运用于建筑工程中。尤其近十几年来,大跨空间结构的兴起,更是为大跨拱式体系提供了广阔的发展舞台。西安建筑科技大学体育馆正是采用了钢拱作为主要受力体系,拱间沿长轴布置刚性系杆作为侧向支撑系统的结构方案,形成了比较新颖、美观、实用的大跨多弧形钢拱网格结构。本文对上述大跨钢拱结构进行现场原位生产鉴定性试验,校核该结构设计荷载下的可靠度,评价其施工质量。随后利用ANSYS有限元分析软件,建立结构主体部分模型,对钢拱结构的静力性能、稳定性能及地震响应进行了较为系统、深入的研究。具体包括:(1)详细介绍了本次现场原位生产性试验的全过程,包括试验方案的拟订,试验过程的描述,试验数据结果和试验结论。(2)在特征值屈曲分析的基础上,通过几何非线性分析成功跟踪了单拱的极限屈曲和分叉屈曲全过程平衡路径。考察了单拱的初始缺陷敏感性。(3)对整体模型结构进行了详细的内力分析、并对试验值和理论计算值相互比较和印证。随后进行整体结构的特征值屈曲分析和几何非线性分析,并考察了初始几何缺陷的影响。分析表明,结构对初始缺陷较为敏感,缺陷的存在会导致结构稳定承载能力显著降低。(4)分析了结构的自振特性,利用时间历程法研究了结构在常遇地震作用下的抗震性能,得到了整体结构的地震作用下内力分布规律。

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