基于无支架施工的环形索承网格结构设计与施工一体化研究

发布时间：2020-04-23 17:28

【摘要】：环形索承网格结构与弦支穹顶结构类似,均是由上层刚性网格结构和下层张拉索杆体系构成。不同的是,环形索承网格结构的上弦网格中部有大开口结构,非常适用于体育场建筑。本文首先通过对比其与弦支穹顶结构的不同,详细阐述该结构的形状和受力特点。通过阐述国内外索承网格结构的工程,介绍各工程的结构特点和施工方法,以及国内外的研究现状。国外工程以无支架施工方式为主,国内工程仍以传统的胎架上先拼装钢构后张拉拉索的方式为主。无支架施工可以节省大量的支架费用,同时减少工期,因此,无支架施工的应用具有广阔的前景。以卡塔尔基金体育场工程实例为研究背景,阐述了结构组成,包括屋盖分块、结构拉索规格和节点连接方式。另外,根据结构特点,初步确定无支架施工的思路。此类结构的设计与施工一体化非常重要,要达成一体化的目标,就要在结构设计时考虑结构施工的流程和影响。本文重点研究了在给定已知条件和设计目标下,找形找力分析的迭代计算的方法。同时,设定了三种不同环索初始预张力进行找形找力分析,并与设计初始预张力结果对比,得出规律性结论。本文研究了施工过程中的两个关键问题:结构的外压环梁零状态安装位形以及张拉下拉索时的结构稳定性问题。通过对比两种分析模型在外压环梁自由外扩工况下的计算分析结果,确定了结构柱间的交叉撑和横撑后装的方案;通过对比分析外压环梁的4种额外约束方式,确定了结构的稳定性加强方案。卡塔尔基金体育场对施工的精度要求很高,为了达到较高的施工精度,需要确定合理的误差控制目标,否则,不仅设计成型的目标难以实现,甚至可能会存在安全隐患。通过独立误差和耦合误差的影响分析,确定施工误差的控制指标。根据无支架施工的方法思路和卡塔尔基金体育场的结构特点,制定了详细的施工流程,并以此设定43个计算工况,对施工的全过程进行精细化分析,得出过程与最终的结构响应。同时,将将最终成型结果与结构一次成型的结果进行对比,相差很小,这也体现了结构设计与施工一体化的结果。本文最后对研究的内容及成果作了系统总结,提出了以后亟待解决的若干其它关键问题及进一步的研究方向。本文所研究的环形索承网格结构是当今体育场结构热门形式,无支架施工的方式因节省支架费用、缩短工期有着广阔的应用前景,值得研究。
【图文】：

示意图,穹顶结构,示意图

弦支穹顶结构组成示意图

示意图,网格结构,示意图,径向梁

1－外压环梁；2－结构柱；3－撑杆；4－径向索；5－环向索；6－网格结构图 1-2 索承网格结构局部轴测示意图图 1-3 结构径向梁与大环梁连接节点示意图1.2 环形索承网格结构研究现状
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU399;TU765

【参考文献】