索穹頂結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)力分析及優(yōu)化.pdf

1、索桿張力結(jié)構(gòu)體系是張拉整體結(jié)構(gòu)、索穹頂結(jié)構(gòu)及空間索桁結(jié)構(gòu)等具有張力索和壓桿的預(yù)應(yīng)力平衡體系結(jié)構(gòu)的總稱。這種由連續(xù)的拉索和間斷的壓桿組成的體系其結(jié)構(gòu)效率極高，表現(xiàn)出以往空間結(jié)構(gòu)形式所不具備的優(yōu)越性，已經(jīng)引起了人們的廣泛興趣。索穹頂結(jié)構(gòu)和索桁結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用，更加說明了索桿張力體系具有強(qiáng)大的生命力。但迄今為止，這種新型結(jié)構(gòu)在我國內(nèi)地還沒有實(shí)際的工程應(yīng)用，對(duì)索桿張力結(jié)構(gòu)體系的認(rèn)識(shí)還不全面，這方面的研究工作正在不斷進(jìn)行之中。 目前國內(nèi)

2、外對(duì)于索桿張力結(jié)構(gòu)的研究主要集中在幾何拓?fù)?、預(yù)應(yīng)力平衡態(tài)分析、幾何穩(wěn)定性判定、荷載態(tài)分析及施工過程跟蹤、試驗(yàn)研究等方面。對(duì)其代表作索穹頂結(jié)構(gòu)的研究主要集中在索穹頂?shù)膸缀翁匦院蛶缀畏€(wěn)定性研究、索穹頂?shù)淖詢?nèi)力模態(tài)和預(yù)應(yīng)力分布優(yōu)化分析、索穹頂結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力損失問題的研究、索穹頂結(jié)構(gòu)的非線性有限元基本理論分析、索穹頂結(jié)構(gòu)的施工模擬分析、索穹頂結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)力特性模型試驗(yàn)研究等。其研究方法已經(jīng)從純理論走向理論服務(wù)實(shí)際、解決實(shí)際的工程問題，從靜力領(lǐng)域走向動(dòng)

3、力領(lǐng)域。但是從總體上來說理論還不夠統(tǒng)一、全面。 本文首先在大量閱讀國內(nèi)外參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了國內(nèi)外對(duì)索桿張力結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀，工程應(yīng)用情況以及尚待解決的問題，重點(diǎn)介紹了索桿張力結(jié)構(gòu)的代表作索穹頂結(jié)構(gòu)。探討了索穹頂結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)，從而完成了對(duì)索桿張力體系和索穹頂結(jié)構(gòu)的概念性研究。并在前人工作的基礎(chǔ)上，提出了本文的主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線。 本文對(duì)索桿張力結(jié)構(gòu)的非線性有限元方程的建立及求解做了進(jìn)一步的說明，并通過有限元分析

4、軟件ANSYS對(duì)索穹頂結(jié)構(gòu)的靜力性能進(jìn)行了分析，研究其在不同預(yù)應(yīng)力及幾何參數(shù)作用下構(gòu)件的內(nèi)力與位移的變化情況。在靜力分析的基礎(chǔ)上，對(duì)索穹頂結(jié)構(gòu)的自振頻率和振型進(jìn)行了分析，研究了在不同預(yù)應(yīng)力和幾何參數(shù)作用下構(gòu)件的自振頻率及振型的變化規(guī)律，并將其結(jié)果與靜力分析的結(jié)果進(jìn)行了比較，得出兩者的結(jié)論是相同的。 目前對(duì)于索穹頂結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的研究還比較少，本文以截面面積和預(yù)應(yīng)力為設(shè)計(jì)變量，分別以節(jié)點(diǎn)位移和單元內(nèi)力為狀態(tài)變量對(duì)結(jié)構(gòu)總重進(jìn)行非線性約