轮辐式索桁架施工成型与力学性能研究

发布时间：2022-12-07 01:02

　　轮辐式索桁架结构是预应力钢结构体系的一种,其构成机理类似于自行车的车轮:由一个受压外环刚性的结构,通过径向辐射状拉索,连接到受拉的内环上。由于对拉索预先施加拉力与外环结构的压力平衡来共同形成结构刚度,整个结构属于自平衡受力体系,对主体结构只竖向传力无弯矩作用。其造型轻盈、受力效率高、空间跨度大、自重轻、用钢量少等特点,在国内外体育场等大型公共建筑应用极其广泛。本文以某圆形轮辐式索桁架屋盖结构为研究对象,针对结构静力性能、动力性能、施工前预拼装技术、施工成形方法和结构抗冲击性能等进行了系统研究,并结合模型试验,对理论分析进行了验证。主要包括以下几点:（1）对预应力钢结构具有拉索等柔性构件的特殊性,对拉索索头与环梁的耳板进行数字模拟预拼装研究。基于BIM技术进行结构设计,建立结构成型态三维理论模型;利用三维激光扫描技术对自然状态拉索扫描,得到拉索实测模型;针对柔性拉索的几何非线性程度高,成型后具有预应力的特点,提出了对柔性拉索的数字模型的修正方法;选取构件的特征拟合点,通过坐标转换进行数字模拟预拼装;并将错边结果辅以有限元修正,误差引起的索力变化在5%以内;最后以1:10的轮辐式索桁架结构... 

【文章页数】：106 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究目的和意义
        1.1.1 大跨空间结构的发展
        1.1.2 轮辐式索桁架结构的发展
        1.1.3 空间钢结构预拼装的发展
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 力学性能研究现状
        1.2.2 施工张拉研究现状
        1.2.3 预拼装研究现状
        1.2.4 落锤冲击研究现状
    1.3 研究思路与工作内容
        1.3.1 研究思路
        1.3.2 主要研究内容
第2章 轮辐式索桁架数字模拟预拼装
    2.1 模型概况
        2.1.1 相似比关系
        2.1.2 建立结构BIM模型
        2.1.3 杆件截面
        2.1.4 节点设计
        2.1.5 测点布置
        2.1.6 制作过程
    2.2 拉索的实测模型
        2.2.1 拉索的实体三维扫描
        2.2.2 修正单根拉索实测模型
    2.3 拉索的数字模拟预拼装
        2.3.1 局部坐标系中坐标拟合
        2.3.2 整体坐标系中坐标拟合
    2.4 数字模拟预拼装结果及分析
    2.5 本章小结
第3章 轮辐式索桁架施工张拉试验
    3.1 施工张拉方案
        3.1.1 先张拉上径向索
        3.1.2 顶升内撑杆
        3.1.3 张拉环索
    3.2 施工张拉方案分析
        3.2.1 先张拉上径向索方案特点
        3.2.2 顶升内撑杆方案特点
        3.2.3 张拉环索方案特点
        3.2.4 张拉过程中的撑杆倾斜
    3.3 方案的对比分析
    3.4 本章小结
第4章 轮辐式索桁架力学性能分析
    4.1 静力加载试验
        4.1.1 静力加载方案
        4.1.2 半跨加载
        4.1.3 满跨加载
    4.2 结构模态试验
        4.2.1 有限元模态分析
        4.2.2 试验模态分析
    4.3 参数分析
        4.3.1 拉索预应力的影响
        4.3.2 矢高的影响
        4.3.3 内外环直径比的影响
    4.4 本章小结
第5章 轮辐式索桁架落锤冲击试验
    5.1 实验方案与内容
    5.2 实验结果
    5.3 数值模拟
        5.3.1 模型的建立
        5.3.2 计算结果与分析
    5.4 不同冲击点的结构响应
    5.5 结论
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
攻读硕士学位期间申报的专利和发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]撞击荷载下支承结构与上部网壳整体动力响应[J]. 王军林,姚洪涛,赵淑丽,李红梅,郭华,孙建恒.  河北农业大学学报. 2017(06)
[2]数字模拟预拼装理论研究[J]. 李杨,姚谏,张玉玲.  工业建筑. 2016(01)
[3]劲性支撑穹顶结构模态特性参数分析[J]. 薛素铎,何永发,李雄彦,高占远.  世界地震工程. 2015(01)
[4]凯威特-联方型弦支穹顶结构的模态分析[J]. 李峰,白友忠,朱明.  四川建筑科学研究. 2014(04)
[5]盘锦体育场屋盖马鞍形索网结构张拉成型关键技术[J]. 王泽强,尤德清,吕品,钱英欣,王丰,王晓涵.  施工技术. 2014(14)
[6]环形交叉索桁结构的静力性能分析(英文)[J]. 刘人杰,薛素铎,李雄彦.  空间结构. 2014(01)
[7]爆炸冲击荷载作用下双向张弦梁结构动力响应分析[J]. 殷志祥,赵思达.  建筑结构. 2013(S2)
[8]钢结构计算机模拟预拼装技术的应用[J]. 闵岚,汪泱,冯骏.  工业建筑. 2013(S1)
[9]劲性支撑穹顶结构静力参数分析[J]. 高占远,薛素铎,李雄彦.  空间结构. 2013(02)
[10]宝安体育场结构设计关键问题研究[J]. 郭彦林,王昆,孙文波,田广宇,张博浩.  建筑结构学报. 2013(05)

博士论文
[1]强震和冲击荷载下球面网壳的动力失效分析与试验研究[D]. 吴长.兰州理工大学 2014
[2]冲击荷载下网壳结构的失效机理研究[D]. 王多智.哈尔滨工业大学 2010
[3]大跨度环形空腹索桁结构体系的理论和实验研究[D]. 冯庆兴.浙江大学 2003

硕士论文
[1]单层柱面简支钢网壳受冲击荷载作用下的动力响应研究[D]. 刘建伟.中国矿业大学 2014
[2]管桁架抗冲击性能试验及有限元研究[D]. 刘富强.烟台大学 2014
[3]弦支穹顶结构自振特性及动力性能分析研究[D]. 刘婷婷.山东建筑大学 2013



本文编号：3711948