新型張弦巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)受力性能及抗震性能研究.pdf

1、人類社會的發(fā)展，對空間結(jié)構(gòu)的跨度提出了更高的要求，以滿足現(xiàn)代大型場館建設的需要。然而，單一形式的結(jié)構(gòu)已無法滿足超大跨度的需求。為此，各國科技工作者不斷地進行探索，將幾種單一形式的結(jié)構(gòu)進行有機組合，以改善結(jié)構(gòu)受力性能，增加跨度。張弦梁結(jié)構(gòu)是目前應用廣泛的一種大跨組合空間結(jié)構(gòu)，由下部撐桿、拉索以及上部剛性壓彎構(gòu)件組成；巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是近些年提出的一種新型空間結(jié)構(gòu)，由承擔整個結(jié)構(gòu)荷載的大網(wǎng)格和承擔局部荷載的子結(jié)構(gòu)組成。為進一步提高結(jié)構(gòu)跨度，改善

2、結(jié)構(gòu)受力性能，本文將張弦梁概念引入巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，從而組合成為一種新型超大跨空間結(jié)構(gòu)——張弦巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，并從布索方案、靜力及穩(wěn)定性能、動力特性、抗震性能等幾方面對該結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)的理論研究。
　　首先針對該新型結(jié)構(gòu)提出了5種可能的索桿布置方案，研究了矢跨比對不同布索方案結(jié)構(gòu)變形的影響，然后對同一矢跨比下各結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形、穩(wěn)定承載力及失穩(wěn)模態(tài)等方面進行了綜合對比分析，選出最佳布索方案。
　　對優(yōu)選方案下結(jié)構(gòu)的變形、內(nèi)力、穩(wěn)定極

3、限承載力及各自的變化率進行一系列參數(shù)分析并與同樣形式的未布索結(jié)構(gòu)作比較，給出各參數(shù)的最佳取值范圍；然后針對結(jié)構(gòu)在不同跨度、矢跨比及桁架梁高度時的最佳預應力進行了大規(guī)模計算，得到各幾何參數(shù)下結(jié)構(gòu)的最佳預應力取值范圍；最后討論了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能在半跨荷載作用下的變化情況。
　　研究了結(jié)構(gòu)的動力特性，以整體結(jié)構(gòu)各階振型及相應自振周期為指標，根據(jù)子結(jié)構(gòu)是否參與協(xié)同承載分兩種情況進行對比分析，并對首階各向振型的出現(xiàn)次序及相應周期值進行參數(shù)分析，

4、且與未布索結(jié)構(gòu)作比較，詳細研究了結(jié)構(gòu)各向剛度隨參數(shù)的變化情況。
　　對結(jié)構(gòu)抗震性能進行了詳細的研究，分別考察結(jié)構(gòu)各地震響應指標在單向和多向地震作用下的變化情況?？紤]單向地震作用時，首先使用時程法及反應譜法研究結(jié)構(gòu)抗震性能在各向地震作用下的分布規(guī)律，然后對結(jié)構(gòu)抗震性能進行參數(shù)分析；對于多向地震，使用時程法，首先研究三維地震作用對結(jié)構(gòu)基本抗震性能的影響，然后對不同地震組合下結(jié)構(gòu)各地震響應指標進行對比分析，選出設計時宜采用的最佳地震組合