600米跨巨型穹顶网格结构的设计和施工技术研究
本文选题:三向巨型网格结构 + 超大跨空间结构施工技术 ; 参考:《太原理工大学》2014年硕士论文
【摘要】:随着经济和文化的飞速发展,人们在不断探索能将更大的空间覆盖起来的超大跨空间结构,譬如能够将整个街区、整个广场、甚至整个山谷覆盖于其中形成一个可人工控制结构内部气候的居住环境或休闲环境,这就需要跨度能够达到500米,甚至几千米的超大跨空间结构来满足人类对大空间的需求。本文以现有的大跨空间结构形式为基础,提出了一种新颖的大跨空间结构形式一一三向巨型网格结构。然后根据现有的结构设计规范,设计了一个拟建于太原市郊区的600米跨度的三向巨型网格结构穹顶,并运用该结构进行了一下几方面的工作:(1)利用Midas gen 8.0有限元分软件对该结构进行了计算(包括在静力荷载、地震作用、温度作用下的强度验算、刚度验算,地震作用下的模态分析等);并对该结构的各项经济技术指标进行了统计。(2)介绍了现有常用大跨空间结构的施工方法,并在此基础上提出了运用分步顶升法来实现超大跨空间结构的施工安装。(3)介绍了分步顶升法的施工顺序,和该结构施工段的划分;按照分步顶升法的施工顺序将结构的施工过程划分为16个施工阶段,并对每个施工步骤所涉及的施工流程做了简要的描述。(4)根据所划分的施工阶段,运用Midas gen 8.0有限元分析软件对该结构进行了施工模拟计算,计算结果表明该结构的挠度和杆件的强度、稳定性等满足现行规范的要求。(5)设计了卸载施工方案,简要介绍了千斤顶的卸载步骤,并运用Midas gen 8.0有限元分析软件对结构的卸载过程进行了模拟计算,确定了每个卸载步中卸载位移量的大小。(6)设计了顶升方案,并介绍了顶升原理;根据计算结果,提取出各个顶升阶段顶升点的支反力,按照提取出的支反力设计顶升支架;对顶升支座进行了设计;确定了千斤顶的型号;详细介绍了顶升工艺。(7)根据施工过程中结构的位移情况,采用正装迭代法,对施工过程中结构各个关键点施工坐标预调值进行了计算,使结构的竣工位形与设计位形的偏差在精度范围内。(8)分析了温度作用对结构施工过程的影响,并提出了相应的解决方案。对600米跨三向巨型网格结构的分析和计算结构表明:该结构形式传力路径明确,经济技术指标在合理范围内;分步顶升法相比其他施工方法有其独特的优势和特点,具有广阔的运用前景;对于分步顶升法,消除顶升过程中的水平推力是这一方法的技术难点和重点,只有合理设计顶升方案和顶升支架,才能更好的将分步顶升法运用于工程实际中;温度作用对施工过程中结构内力的影响不可忽视,同时在超大跨度空间结构的施工过程中,要充分考虑温度作用的影响,预先设置多套应急预案,保证施工正常进行。
[Abstract]:With the rapid development of economy and culture, people are constantly exploring the super-large space structure that can cover the larger space, such as the whole block, the whole square, Even the whole valley is covered in it to form a living environment or leisure environment which can be controlled by artificial structure, which requires a super-large space structure with a span of 500 meters or even a few kilometers to meet the needs of human beings for large space. Based on the existing large span space structure, a novel one-three-dimensional giant grid structure is proposed in this paper. Then, according to the existing structural design code, a 600-meter span giant grid dome is designed to be built in the suburb of Taiyuan. Using the structure to do some work in several aspects: 1) using Midas gen 8.0 finite element software to calculate the structure (including static load, earthquake action, temperature action, strength check calculation, stiffness check calculation, etc.) Modal analysis under seismic action, and statistical analysis of various economic and technical indexes of the structure are also given. The construction methods of existing long-span spatial structures are introduced. On the basis of this, the paper puts forward the application of stepwise lifting method to realize the construction installation of super-large span space structure. It introduces the construction sequence and the division of the construction section of the structure. According to the construction sequence of stepwise lifting method, the construction process of the structure is divided into 16 construction stages, and the construction process involved in each construction step is described briefly. Midas gen 8.0 finite element analysis software is used to simulate the construction of the structure. The calculation results show that the deflection of the structure and the strength and stability of the members meet the requirements of the current code. The unloading steps of the Jack are briefly introduced, and the unloading process of the structure is simulated and calculated by using Midas gen 8.0 finite element analysis software. The size of the unloading displacement in each unloading step is determined, and the lifting scheme is designed. According to the calculation results, the support and reaction force of each lifting point is extracted, and the lifting support is designed according to the extracted support reaction force, the lifting support is designed, and the type of Jack is determined. According to the displacement of the structure during construction, the construction coordinate presetting value of every key point in the construction process is calculated by using the formal iteration method. The effect of temperature on the construction process of the structure is analyzed and the corresponding solution is put forward by making the deviation between the completed configuration of the structure and the design configuration within the precision range. The analysis and calculation of the 600 m span three dimensional giant grid structure show that the force transfer path of the structure is clear, the economic and technical indexes are within a reasonable range, and the stepwise lifting method has its unique advantages and characteristics compared with other construction methods. For the stepwise lifting method, eliminating the horizontal thrust in the process of lifting is the technical difficulty and key point of this method, only reasonable design of the lifting scheme and lifting support is the only way to solve the problem. The effect of temperature on the internal force of the structure should not be ignored, and the effect of temperature should be fully considered in the construction of large span space structure. Set up several emergency plans in advance to ensure normal construction.
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU399
【参考文献】
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,本文编号:1943578
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