大跨柱面网壳结构滑移法施工方案及过程模拟研究

发布时间：2020-08-03 16:32

【摘要】：“在20世纪60年代空间结构还被认为是一种兴趣但仍属陌生的非传统结构”,国际《空间结构》杂志前主编马考拉斯基曾这样说,然而经过近60年的发展,如今大跨空间结构在建筑工程中的地位已举足轻重,已发展成为建筑工程中结构体系最复杂、造型最优美、发展最活跃的结构类型之一,这就对目前的大跨空间结构施工技术提出了很高的要求。众所周知,传统的结构设计往往仅考虑结构整体成型状态下的力学行为而忽略了结构成型过程中力学行为和成型过程中各项因素变化对最终成型结构力学行为的影响,且众多工程事故统计也证明了结构整个生命周期中成型阶段风险率最高,显然,缺少对大跨空间结构施工过程的严格把控是很不科学的。因此,针对特定的工程不同的施工方案进行施工过程模拟分析显得尤其重要。本文首先概述了大跨空间结构的发展和大跨空间结构施工技术国内研究现状,且对目前大跨空间结构施工方法进行了详细的总结分析。然后通过对某大跨柱面干煤棚工程实例进行施工方案比选,确立了单元滑移法施工方案并进行了详细的方案设计,在此基础上还对滑移法施工中同步性控制关键问题进行了探究,得出累积滑移施工前几个滑移阶段加强同步性控制的必要性。最后利用空间结构设计分析软件MST2008对该柱面网壳结构建模并将最不利荷载工况下模型导入通用有限元分析软件ANSYS中,然后利用ANSYS对不同单元划分下逐条累积滑移法施工和单条滑移法施工方案进行施工过程模拟分析,对比分析得出以下结论:(1)逐条累积滑移施工过程中滑移单元最大应力和最大位移随着施工的推进处于动态变化,在最初的几个滑移阶段变化率较大,且滑移施工中各阶段最大应力均超过设计应力但均在材料强度范围内,这表明最大应力杆件仍具有一定的强度储备,滑移施工安全性可以保证,同时也验证了滑移法施工过程模拟的必要性,因此,实际滑移施工过程中应加大对初始滑移阶段的施工监测并对局部受力较大杆件进行临时加固。(2)增设跨中滑移轨道能在很大程度上减小柱面网壳滑移施工过程中两端滑轨所受的水平推力和滑移单元跨中挠度,且表现出滑移单元划分越小增设跨中滑移轨道效果越好。(3)通过提出“混合节点”为螺栓球结构采用单条滑移法施工提供了改进新思路,并在此基础上验证了通过布置预应力拉索实现对柱面网壳单条滑移施工时水平推力控制方案的可行性。
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU758.11
【图文】：

空间结构,欧洲文艺复兴,人类文明,房屋

空间结构的发展历史悠久，它总是伴随着计算机技术、新型材料和国内董石麟院士[3-5]根据空间结构各个历史时期结构形划分为古代空间结构（1925 年之前）、近代空间结构（1975 年之后），如下图 1-1 所示：图 1-1 按年代划分的空间结构是指 1925 年之前的空间结构，据记载，最早的古架房屋，如下图 1-2 所示：1925 年 1975 年近代空间结构现代空间结构

薄壳结构,钢筋混凝土,悉尼歌剧院,各行各业

（a）（b）图 1-3 罗马万神庙近代空间结构主要由薄壳结构和网格结构组成，它的发展归功于 20 世纪初钢筋混凝土材料的诞生，当时恰好赶上第二次大战结束，各行各业百废待兴，钢筋混凝土薄壳结构凭借其自重轻、稳定性好等优点大放光彩，其中，此时建成的最著名钢筋混凝土薄壳结构为悉尼歌剧院，如下图 1-4 所示：

悉尼歌剧院,薄壳结构,高空作业,短板

图 1-4 悉尼歌剧院构在当时众多结构中应用比较广泛，但这种结构存在高空作杂等短板。之后，由于铁、铝合金等轻质高强材料的出现和威德勒创新性地提出了由径向的勒、纬向的环线和中部的斜的薄壳结构，这就是网壳结构的雏形。20 世纪 60 年代后，构分析理论发展的推动下，网架结构得到迅速普及，与此同

【参考文献】