预应力损失对张弦桁架结构地震响应的影响分析

发布时间：2017-10-17 18:12

  本文关键词：预应力损失对张弦桁架结构地震响应的影响分析

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【摘要】：随着我国社会经济的发展,近年来大跨度空间结构如雨后春笋般拔地而起,张弦桁架结构就是大跨度空间结构其中的一种代表性结构形式。张弦桁架结构是由拱桁架、拉索和撑杆组成,且是典型的刚柔结合体系。通常都要对拉索施加一定的预应力,使结构预先产生一定的反拱值,以便减少结构在使用荷载作用下的扰度和抵消部分使用荷载产生的弯矩作用。因此,施加的预应力值大小和使用时不同程度的预应力损失对结构位移、内力分布的影响至关重要,是一个不可忽视的问题,通过研究分析得出的结论可为桁架结构的设计与施工提供一些参考。本文总结了张弦桁架结构的特点及研究现状,在之前学者的研究基础上,以广州国际会议展览中心的展览厅钢结构屋盖为原型,利用大型通用软件ANSYS中的APDL语言建立张弦桁架结构钢屋盖模型,重点研究了不同程度的预应力损失对张弦桁架结构的自振特性及地震响应的影响。本文主要完成的内容有以下几点:(1)对张弦桁架结构进行模态分析,系统了解该结构的自振特性。并在全榀桁架不同程度预应力损失及各部不同程度预应力损失组合下,对整体结构的自振特性进行了对比分析。得出不同程度的预应力损失,对结构的自振频率影响很小。(2)对张弦桁架结构输入三维地震波,分别在EL-Centro波、Taft波和迁安波的作用下,考虑全榀及部分桁架不同程度预应力损失的情况时,对张弦桁架结构跨中节点的竖向位移、跨中节点的加速度、跨中撑杆轴力、上下弦杆受力、拉索应力等进行了地震响应对比分析,从而得出了不同程度的预应力损失对张弦桁架结构地震响应的影响程度。(3)对桁架结构输入具有0.5s和1s的时间差的地震波,与一致输入进行对比分析,得出行波效应对桁架结构的地震响应带来的影响。由于广州国际会议展览中心屋盖自身的振动特性的关系,行波效应对其地震响应的影响不大。
【关键词】：张弦桁架 预应力 地震响应 行波效应
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU311.3
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 概述12-13
• 1.1.1 预应力大跨度空间钢结构的主要优势特点12-13
• 1.2 张弦结构的介绍13-16
• 1.2.1 张弦结构概述13
• 1.2.2 张弦结构的形式和分类13-15
• 1.2.3 张弦结构的特点15-16
• 1.3 张弦结构的实践与发展16-24
• 1.3.1 张弦结构的工程应用16-19
• 1.3.2 张弦结构的国内外研究动态19-24
• 1.4 本文的研究背景24
• 1.5 本文的研究意义和研究内容24-26
• 第二章 预应力张弦桁架结构分析及有限元基本理论26-40
• 2.1 概述26
• 2.2 张弦桁架结构预应力分析26-28
• 2.2.1 张弦桁架结构的形态定义26-27
• 2.2.2 张弦桁架结构的预应力特性27
• 2.2.3 张弦桁架结构受力分析27-28
• 2.3 张弦桁架结构有限元基本理论28-40
• 2.3.1 张弦桁架结构有限元概述28-29
• 2.3.2 空间杆单元的有限元基本理论29-31
• 2.3.3 空间梁单元的有限元基本理论31-35
• 2.3.4 空间拉索单元的有限元基本理论35-40
• 第三章 不同程度的预应力损失时张弦桁架结构的自振特性对比分析40-62
• 3.1 概述40
• 3.2 工程概况40-43
• 3.3 结构有限元模型的建立43-49
• 3.3.1 ANSYS单元的选择43-46
• 3.3.2 有限元模型的建立46-49
• 3.4 张弦桁架结构的自振特性分析49-54
• 3.4.1 分析方法49-50
• 3.4.2 自振特性分析50-54
• 3.5 全榀桁架不同程度预应力损失时结构的自振特性对比分析54-57
• 3.6 各榀不同程度预应力损失组合时结构的自振特性对比分析57-59
• 3.6.1 边榀桁架不同程度预应力损失时结构的自振特性对比分析57-58
• 3.6.2 中榀桁架不同程度预应力损失时结构的自振特性对比分析58
• 3.6.3 两榀桁架不同程度预应力损失组合时结构的自振特性对比分析58-59
• 3.6.4 三榀桁架不同程度预应力损失组合时结构的自振特性对比分析59
• 3.7 本章小结59-62
• 第四章 不同程度的预应力损失对张弦桁架结构地震响应的影响分析62-86
• 4.1 概述62
• 4.2 瞬态动力学分析的定义62-63
• 4.3 有预应力的完全法瞬态动力学分析63
• 4.4 地震波的输入63-65
• 4.5 全榀桁架不同程度的预应力损失对结构地震响应的影响分析65-84
• 4.5.1 下弦跨中节点的竖向位移对比分析65-68
• 4.5.2 下弦跨中节点的加速度对比分析68-71
• 4.5.3 跨中撑杆轴力对比分析71-73
• 4.5.4 弦杆地震受力对比分析73-82
• 4.5.5 拉索应力对比分析82-84
• 4.6 各榀不同程度预应力损失组合对结构地震响应的影响分析84
• 4.7 本章小结84-86
• 第五章 行波效应对张弦桁架结构地震响应的影响86-96
• 5.1 概述86-87
• 5.2 行波效应的基本分析理论87
• 5.3 行波效应对张弦桁架结构地震响应的影响87-94
• 5.3.1 下弦跨中节点的竖向位移对比分析87-90
• 5.3.2 上弦杆轴向拉力对比分析90-91
• 5.3.3 下弦杆地震受力对比分析91-93
• 5.3.4 拉索应力对比分析93-94
• 5.4 本章小结94-96
• 第六章 结论与展望96-98
• 6.1 结论96-97
• 6.2 展望97-98
• 参考文献98-104
• 致谢104-105
• 附录A 张弦桁架结构第 11～30阶振型105-108

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵基达;蓝天;;中国空间结构三十年的进展及今后展望[J];工业建筑;2013年04期

2 张利军;朱奕锋;赵奕程;张强;;天津梅江会展中心张弦钢屋盖分析[J];建筑科学;2011年S2期

3 刘树堂;;张弦桁架结构拉索设计预应力影响因素研究[J];广州大学学报(自然科学版);2011年06期

4 钟宏伟;刘尚伦;孔正义;陈汉南;;强震下张弦桁架结构的动力变形性能分析[J];钢结构;2011年03期

5 王雪芹;崔松茂;;张弦桁架尺寸及预应力优化设计[J];烟台大学学报(自然科学与工程版);2011年01期

6 邓华;谢道清;林华峰;;双向张弦梁结构的多维地震响应分析和计算[J];振动与冲击;2010年10期

7 傅继阳;赵若红;徐安;吴玖荣;;大跨屋盖结构风效应的风洞试验与原型实测研究[J];湖南大学学报(自然科学版);2010年09期

8 蔡建国;涂展麒;冯健;;新广州站三向张弦梁结构优化设计[J];湖南大学学报(自然科学版);2010年05期

9 王秀丽;李晓飞;薛晓峰;;辐射式张弦梁结构自振特性和地震响应分析[J];空间结构;2010年01期

10 王树;葛家琪;李健;;迁安文化会展中心平面张弦梁结构稳定性研究[J];建筑结构;2009年10期

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本文编号：1050290