三向張弦梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能分析與缺陷穩(wěn)定性研究.pdf

1、三向張弦梁結(jié)構(gòu)是新廣州站工程采用的一種新型張弦梁結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)將拉索網(wǎng)殼和單向張弦梁兩種結(jié)構(gòu)聯(lián)系在一起，提高了結(jié)構(gòu)的整體剛度和穩(wěn)定性，改善了結(jié)構(gòu)的工作性能，并為下部建筑提供了更廣闊的空間。 與一般的單向張弦梁結(jié)構(gòu)不同，三向張弦梁結(jié)構(gòu)的空間作用非常明顯，屬于空間張弦梁范疇，因此有必要對(duì)三向張弦梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能進(jìn)行深入的分析和探討。 本文通過(guò)分析對(duì)比，截取三向張弦梁結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型。運(yùn)用通用有限元軟件ANSYS對(duì)結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能進(jìn)

2、行了非線性分析，考慮了多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)剛度、極限承載力以及屈服機(jī)制和失效機(jī)制的影響，并給出了一些有價(jià)值的建議。通過(guò)對(duì)隨機(jī)缺陷模態(tài)法的改進(jìn)，使其更適用于網(wǎng)殼與張弦梁混合結(jié)構(gòu)的缺陷穩(wěn)定性分析。分別采用改進(jìn)的隨機(jī)缺陷模態(tài)法和一致缺陷模態(tài)法對(duì)三向張弦梁結(jié)構(gòu)的缺陷穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。對(duì)三向張弦梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中矢高和垂度的合理取值進(jìn)行了討論，給出了矢高和垂度的合理取值建議；對(duì)三向張弦梁結(jié)構(gòu)的撐桿布置方式進(jìn)行了探討，得出了一些對(duì)工程設(shè)計(jì)有用的結(jié)論。

3、 通過(guò)對(duì)三向張弦梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能分析及缺陷穩(wěn)定性研究，得到以下結(jié)論： （1）影響三向張弦梁結(jié)構(gòu)的剛度和極限承載力的主要因素有：拱腳連接方式、上弦桿件截面慣性矩及抵抗矩、下弦拉索截面積等。三向張弦梁靠近主入口一側(cè)的拱腳宜采用鉸接的連接方式；適當(dāng)增大上弦拱的截面慣性矩可以提高結(jié)構(gòu)的剛度，增大截面抵抗矩可以提高結(jié)構(gòu)的極限承載力；適當(dāng)增大下弦拉索的截面積可以有效地提高結(jié)構(gòu)的剛度，減小拱身的軸向應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。 （2）改進(jìn)后的隨

4、機(jī)缺陷模態(tài)法更適用于網(wǎng)殼和拱梁混合結(jié)構(gòu)形式的缺陷穩(wěn)定性分析。缺陷越大，結(jié)構(gòu)對(duì)缺陷越敏感，極限承載力受缺陷的影響越大；與理想結(jié)構(gòu)破壞模式最接近的特征值屈曲模態(tài)為最不利的特征值屈曲模態(tài)，按此模態(tài)施加初始缺陷后的結(jié)構(gòu)承載力最低；對(duì)于桿件較多、布置繁雜的復(fù)雜結(jié)構(gòu)模型，采用一致缺陷模態(tài)法進(jìn)行分析可以大大減小工作量又不損失精度，不失為一種實(shí)用、可行的方法。 （3）矢高和垂度是三向張弦梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中極為重要的設(shè)計(jì)參數(shù)。適當(dāng)增大上弦矢高和下弦垂度