索拱結(jié)構(gòu)體型及穩(wěn)定性研究.pdf

1、拱結(jié)構(gòu)具有良好的受力性能和審美價(jià)值，是被廣泛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)型式之一，但拱結(jié)構(gòu)在反對(duì)稱荷載作用下其受力性能較差，另外，拱結(jié)構(gòu)支座的水平反力很大，要求下部支承結(jié)構(gòu)有較大的水平剛度，而對(duì)于屋面結(jié)構(gòu)滿足此要求在實(shí)際工程中很難實(shí)現(xiàn)，索拱結(jié)構(gòu)是拱與索的雜交結(jié)構(gòu)，與無索拱相比其受力性能提高了很多，尤其是反對(duì)稱荷載下更是如此，同時(shí)，其水平反力得到了控制。對(duì)于支座水平剛度要求的減少使得實(shí)際應(yīng)用相當(dāng)方便。本文對(duì)索拱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究，為該結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中應(yīng)用

2、打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文工作的具體內(nèi)容有： 1、全面回顧了拱及其組合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式以及索拱結(jié)構(gòu)形式的來源、目前存在的問題和研究現(xiàn)狀，并指出拱的組合結(jié)構(gòu)以其良好的受力性能、審美價(jià)值以及豐富的組合形式是一種很有生命力的結(jié)構(gòu)形式，在實(shí)際工程中具有廣泛的應(yīng)用前景。 2、索拱結(jié)構(gòu)為大跨度柔性結(jié)構(gòu)，只有用幾何非線性分析方法對(duì)其穩(wěn)定性研究，才可滿足工程的實(shí)際需要，本文采用的幾何非線性有限元方法是進(jìn)行分析的更精確完善的力學(xué)模式，基于虛功原

3、理，推導(dǎo)出了U.L.格式的空間梁元和索元的幾何非線性有限元公式，采用Newton—Raphson法和弧長(zhǎng)法求解了非線性平衡過程。 3、由于索拱結(jié)構(gòu)中的矢跨比，荷載作用方式對(duì)索拱結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性起至關(guān)重要的作用，本文就六種索拱結(jié)構(gòu)在不同矢跨比，及不同荷載作用方式下的特征值、極值荷載和整體剛度進(jìn)行了討論，就六種索拱結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行了對(duì)比研究。得到了每種索拱結(jié)構(gòu)的受力性能。 4、與拱結(jié)構(gòu)相比，索拱結(jié)構(gòu)可以限制拱腳支座的水平力。本文

4、就不同的拱腳支座抗推剛度和拉索面積下，對(duì)六種索拱結(jié)構(gòu)的平面穩(wěn)定性進(jìn)行了討論，表明了索拱結(jié)構(gòu)具有良好的整體受力性能。當(dāng)拱腳支座抗推剛度很小時(shí)，六種索拱結(jié)構(gòu)均可以得到較大的極限承載力，這對(duì)作為屋面結(jié)構(gòu)的索拱結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 5、拋物線索拱結(jié)構(gòu)和懸鏈線索拱結(jié)構(gòu)目前尚未進(jìn)行過研究。本文就不同的荷載作用方式、矢跨比、拉索面積以及拱腳支座抗推剛度對(duì)拋物線索拱結(jié)構(gòu)和懸鏈線索拱結(jié)構(gòu)的平面穩(wěn)定性進(jìn)行討論，表明它們與圓索拱結(jié)構(gòu)有相同的受力