大跨鋁合金穹頂結構性能及其安全監(jiān)測技術研究.pdf

1、鋁合金材料因其質輕、耐腐蝕、易加工的性能，且其外形美觀，結構輕盈，因此鋁合金開始廣泛的應用于建筑工程中。雖然近年來鋁合金結構不斷增多，但是由于其獨特的材料屬性，在超大跨結構中的應用并不多見。本文以南京牛首山佛頂宮大穹頂為工程背景，通過ANSYS分析了鋁合金單層網(wǎng)殼的結構性能，根據(jù)該結構的特點及有限元分析結果設計安全監(jiān)測系統(tǒng)，研究鋁合金結構的安全監(jiān)測技術，同時，結合數(shù)學方法，揭示了該類結構正常使用期間的結構性能與溫度的關系，為該類結構的設

2、計和監(jiān)測提供科學依據(jù)。
　　本研究首先根據(jù)鋁合金結構的有限元分析準則建立ANSYS有限元模型，對其進行靜動力性能分析，考慮溫度作用是否參與組合兩種工況，研究大跨鋁合金單層網(wǎng)殼節(jié)點位移、桿件應力、自振頻率和振型。其次，根據(jù)ANSYS有限元分析結果，確定位移較大的節(jié)點，應力較大的桿件和振幅較大的節(jié)點，根據(jù)提出的無屋面式大跨鋁合金單層網(wǎng)殼的安全監(jiān)測系統(tǒng)設計方法設計該結構正常使用期間的安全監(jiān)測系統(tǒng)。結合結構特點和有限元分析，確定監(jiān)測內容，

3、選取測試儀器和監(jiān)測桿件，設計相應的監(jiān)測方案，采用合理的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，構成大跨鋁合金單層網(wǎng)殼正常使用期間的安全監(jiān)測系統(tǒng)。第三，采用數(shù)學統(tǒng)計方法分析結構變形、桿件應力和結構頻率隨溫度變化的規(guī)律?；诒O(jiān)測數(shù)據(jù)的時程，總結桿件應力的變化規(guī)律，提出采用均勻溫度場消除溫度應力的方法，分析單點測試的局限性，為今后大跨鋁合金結構的安全監(jiān)測系統(tǒng)提供參考。第四，為消除溫度場的影響，采用夜間同一溫度下的監(jiān)測應力與ANSYS有限元計算結果進行對比，對比結果表明