弦支穹頂結(jié)構(gòu)的理論分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、弦支穹頂結(jié)構(gòu)是由上部單層網(wǎng)殼和下部索桿弦支系統(tǒng)組成的大跨預(yù)應(yīng)力雜交結(jié)構(gòu)，其整體穩(wěn)定性能較好、施工難度相對較小，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。為了進(jìn)一步推動該類結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中的應(yīng)用，本文對弦支穹頂?shù)男问脚c分類、形態(tài)分析、靜動力性能、穩(wěn)定性能、施工成型以及模型試驗(yàn)等內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。 首先，對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的形式進(jìn)行了總結(jié)，對結(jié)構(gòu)下部索桿系統(tǒng)的布置進(jìn)行了改進(jìn)與創(chuàng)新，提出了16種具體的索桿布置形式。依據(jù)結(jié)構(gòu)已知狀態(tài)參數(shù)的不同，提出了該結(jié)構(gòu)可

2、能存在的3大類(共11種)形態(tài)分析問題，并研究了相應(yīng)的迭代求解算法與計算流程，同時還探討了屬于結(jié)構(gòu)形態(tài)分析范疇內(nèi)的結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力設(shè)計與計算模型修正等問題，并指出在弦支穹項結(jié)構(gòu)的分析計算過程中必須進(jìn)行找力分析。 本文對9種不同布索形式的弦支穹頂和相應(yīng)單層網(wǎng)殼的靜動力與穩(wěn)定性能進(jìn)行了分析對比。結(jié)果表明：下部索桿弦支系統(tǒng)對單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的靜力性能與穩(wěn)定性能均有明顯的改善作用，且可降低結(jié)構(gòu)對支座徑向約束剛度的敏感性；在索桿圈數(shù)不變的情況下，斜

3、索的不同布置方式對結(jié)構(gòu)靜力性能與穩(wěn)定性能的影響較??；下部索桿或部分索桿采用肋環(huán)型布置時，索桿部分會發(fā)生局部振動。該研究為索桿布置方式的選擇提供了理論依據(jù)。 本文研究了初始幾何缺陷的分布形式與大小對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能的影響。建議在利用一致缺陷模態(tài)法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定性分析時，可采用結(jié)構(gòu)的最低階反對稱屈曲模態(tài)作為初始幾何缺陷的分布模態(tài)，缺陷的大小宜在1/500～l/300跨度之間取值。 當(dāng)結(jié)構(gòu)下部索桿在零狀態(tài)時所需的虛擬內(nèi)力確定后，各

4、單元在初始態(tài)與零狀態(tài)下的單元長度即可確定，本文依據(jù)這一原則提出了弦支穹頂結(jié)構(gòu)的正向施工模擬計算法，應(yīng)用這種方法可對結(jié)構(gòu)的各種施上方案進(jìn)行模擬計算。同時對施工過程中出現(xiàn)的撐桿傾斜、張拉摩擦力以及零狀態(tài)下結(jié)構(gòu)幾何構(gòu)形的選取等問題進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并指出應(yīng)首選斜索張拉成型。 最后，以一實(shí)際弦支穹頂工程為背景，制作了跨度為8m的縮尺模型，并進(jìn)行了6種張拉成型方案的成型試驗(yàn)、3種荷載T況的靜力性能試驗(yàn)以及兩種情況下的自振特性測試。通過靜動