重型屋面悬索结构力学性能和施工关键技术研究
发布时间：2020-10-30 01:03
组合悬索结构由中间支承结构和两侧悬索体系组成,这种结构体系具有全张力结构的特点且空间利用率较高。石家庄国际展览中心展厅的结构是由悬索结构和索桁架组合而成的,其屋盖采用重量为1kN/m~2重型屋面系统。本文以石家庄国际展览中心展厅作为工程背景,对重型屋面悬索结构的力学性能和施工关键技术展开研究,包括结构受力机理、找力分析、静力性能与自振特性分析、施工方法比选、节点构造和施工工艺等几个方面,具体研究内容和结论如下:首先介绍了组合悬索结构的结构构成、特点、常见组合形式以及典型工程应用,并阐述了国内外悬索结构的形态分析、结构性能分析和施工成型技术的研究现状。详细说明了本文背景工程的工程概况、结构构成与特点、关键构件力学性能、材料及规格等,详细介绍了悬索结构迭代法找力分析的理论。以平衡结构恒载为总原则确定索力优化的目标,采用分步扩展的策略对石家庄国际展览中心展厅重型屋面悬索结构进行找力分析。结果达到了预定目标。研究重型屋面悬索结构的静力性能和自振特性。静力性能分析的荷载工况是由恒荷载、活荷载、风荷载和温度作用组合而来的;自振特性分析的荷载工况是仅自重和屋面荷载的恒荷载作用。结论指出:拉索索力对环境温度的变化非常敏感;活荷载的作用使结构效应增大;风荷载对结构的稳定和安全不利,下弦索和摇摆柱在抵抗风荷载吸力方面起到了至关重要的作用;结构自振频率密集且呈连续分布。根据整体结构的构成将施工阶段分为七个主要部分。依据各子结构及其构件的特点提出30种施工顺序,通过总结将优化上述施工顺序归纳为解决5个关键时机的问题。综合结构的安全稳定、施工设备、施工工艺、施工难易度、施工安全性、人力物力及工期等方面因素,逐一解决上述5个问题,得出最优施工顺序。介绍四种索桁架预应力张拉方法,在考虑构件深化设计,施工操作简易性,施工周期和施工成本的情况下,选用张拉稳定索的施工方法。系统的介绍了石家庄国际展览中心展厅的节点构造和施工工艺,包括铸钢节点的材料性能、连接板节点和索夹节点的力学性能;拉索的制作、牵引安装和张拉等工艺。介绍了索夹构造、拉索制作及张拉工装和机具等。文章最后对本文主要的研究内容和研究成果作了较为系统的总结,提出了尚待解决的一些问题及后续进一步的研究方向。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU399
【部分图文】：
在日新月异的建筑行业，大跨空间结构技术已经成为衡量一个国家建筑科学发展水的重要标准。随着人们对美好生活需要的日益增长，大型国际体育、文化、商业交流活动的增多，人们对结构效率高、空间利用率大的大跨度空间建筑的需求逐步增大。在展览中心展厅、体育场馆、候车（机）大厅以及其他需要大跨空间的公共建筑中，大跨空间结构得到普遍应用并迅速发展[1-3]。美国著名建筑师富勒（R.B.Fuller）受到大自然的启发而首先提出了“张拉整体”（Tensegrity）概念，即“张拉”（tensile）和“整体”（integrity）的缩合。富勒认为宇宙的运行是按照张拉这一原理进行的，即万有引力是一个平衡的张力网，而各个星球是这个网中的一个个孤立点。根据富勒的思想可以将张拉整体结构定义为一组不连续的受压构件与一套连续的受拉单元组成的自支承、自应力的空间网格结构。这种结构的刚度由受拉和受压单元之间的平衡预应力提供，在施加预应力之前，结构几乎没有刚度，并且初始预应力的大小对结构的外形和结构的刚度起着决定性作用。由于张拉整体结构[4-7]固有的符合自然规律的特点，最大限度地利用了材料和截面的特性，可以用尽量少的钢材建造超大跨度建筑。
宙的运行是按照张拉这一原理进行的，即万有引力是一个平衡的张力网，而各个星球是这个网中的一个个孤立点。根据富勒的思想可以将张拉整体结构定义为一组不连续的受压构件与一套连续的受拉单元组成的自支承、自应力的空间网格结构。这种结构的刚度由受拉和受压单元之间的平衡预应力提供，在施加预应力之前，结构几乎没有刚度，并且初始预应力的大小对结构的外形和结构的刚度起着决定性作用。由于张拉整体结构[4-7]固有的符合自然规律的特点，最大限度地利用了材料和截面的特性，可以用尽量少的钢材建造超大跨度建筑。图 1- 1 悬索结构在大自然的体现
宙的运行是按照张拉这一原理进行的，即万有引力是一个平衡的张力网，而各个星球是这个网中的一个个孤立点。根据富勒的思想可以将张拉整体结构定义为一组不连续的受压构件与一套连续的受拉单元组成的自支承、自应力的空间网格结构。这种结构的刚度由受拉和受压单元之间的平衡预应力提供，在施加预应力之前，结构几乎没有刚度，并且初始预应力的大小对结构的外形和结构的刚度起着决定性作用。由于张拉整体结构[4-7]固有的符合自然规律的特点，最大限度地利用了材料和截面的特性，可以用尽量少的钢材建造超大跨度建筑。图 1- 1 悬索结构在大自然的体现
【参考文献】
本文编号：2861739
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU399
【部分图文】：
在日新月异的建筑行业，大跨空间结构技术已经成为衡量一个国家建筑科学发展水的重要标准。随着人们对美好生活需要的日益增长，大型国际体育、文化、商业交流活动的增多，人们对结构效率高、空间利用率大的大跨度空间建筑的需求逐步增大。在展览中心展厅、体育场馆、候车（机）大厅以及其他需要大跨空间的公共建筑中，大跨空间结构得到普遍应用并迅速发展[1-3]。美国著名建筑师富勒（R.B.Fuller）受到大自然的启发而首先提出了“张拉整体”（Tensegrity）概念，即“张拉”（tensile）和“整体”（integrity）的缩合。富勒认为宇宙的运行是按照张拉这一原理进行的，即万有引力是一个平衡的张力网，而各个星球是这个网中的一个个孤立点。根据富勒的思想可以将张拉整体结构定义为一组不连续的受压构件与一套连续的受拉单元组成的自支承、自应力的空间网格结构。这种结构的刚度由受拉和受压单元之间的平衡预应力提供，在施加预应力之前，结构几乎没有刚度，并且初始预应力的大小对结构的外形和结构的刚度起着决定性作用。由于张拉整体结构[4-7]固有的符合自然规律的特点，最大限度地利用了材料和截面的特性，可以用尽量少的钢材建造超大跨度建筑。
宙的运行是按照张拉这一原理进行的，即万有引力是一个平衡的张力网，而各个星球是这个网中的一个个孤立点。根据富勒的思想可以将张拉整体结构定义为一组不连续的受压构件与一套连续的受拉单元组成的自支承、自应力的空间网格结构。这种结构的刚度由受拉和受压单元之间的平衡预应力提供，在施加预应力之前，结构几乎没有刚度，并且初始预应力的大小对结构的外形和结构的刚度起着决定性作用。由于张拉整体结构[4-7]固有的符合自然规律的特点，最大限度地利用了材料和截面的特性，可以用尽量少的钢材建造超大跨度建筑。图 1- 1 悬索结构在大自然的体现
宙的运行是按照张拉这一原理进行的，即万有引力是一个平衡的张力网，而各个星球是这个网中的一个个孤立点。根据富勒的思想可以将张拉整体结构定义为一组不连续的受压构件与一套连续的受拉单元组成的自支承、自应力的空间网格结构。这种结构的刚度由受拉和受压单元之间的平衡预应力提供，在施加预应力之前，结构几乎没有刚度，并且初始预应力的大小对结构的外形和结构的刚度起着决定性作用。由于张拉整体结构[4-7]固有的符合自然规律的特点，最大限度地利用了材料和截面的特性，可以用尽量少的钢材建造超大跨度建筑。图 1- 1 悬索结构在大自然的体现
【参考文献】
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8 袁行飞,董石麟;索穹顶结构整体可行预应力概念及其应用[J];土木工程学报;2001年02期
本文编号：2861739
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