大跨度落地空间钢管桁架结构的力学性能与施工技术研究

发布时间：2017-09-05 18:46

  本文关键词：大跨度落地空间钢管桁架结构的力学性能与施工技术研究

  更多相关文章： 大跨度 空间桁架 力学性能 施工技术

【摘要】：钢管桁架结构以力学性能良好、施工维护便利、建筑表现力强等优点,现广泛应用于大跨度空间结构中。福州海峡国际会展中心扩建工程采用拱形空间桁架结构,钢管通过相贯焊缝连接。本文研究以福州海峡国际会展中心扩建工程为背景,通过有限元软件ANSYS对空间钢管桁架结构进行分析模拟,包括静力特性、动力特性及施工过程的模拟,并得出一些拱形桁架结构的相关结论,以期能为日后类似的结构设计施工提供一些帮助及建议。本文首先利用通用有限元软件ANSYS建立了桁架结构的空间模型,并对结构的体系组成特点进行介绍,随后分析了桁架结构在各类荷载工况组合下的静力特性,得到了结构的支座反力、杆件应力及变形位移情况。同时还分析了桁架间交叉支撑的有限元模型简化及支座位置的选取对结构受力的影响。其次,利用ANSYS有限元软件分析空间桁架结构的稳定性能,通过桁架结构的特征值屈曲分析和考虑几何缺陷的非线性屈曲分析,得到结构的屈曲模态和极限承载能力。另外,通过对桁架结构进行模态分析,得到结构的自振特性及相应频率,并结合项目的抗震设计参数对结构进行反映谱分析,得出结构在给定地震作用下的动力响应情况。最后详细介绍了拱形空间桁架的制作和安装技术。根据工程的特点制订了相应的施工方案,提出结构了结构安装时主要的技术要求,利用有限元软件ANSYS对钢管桁架的吊装进行了计算分析。并用建筑结构有限元软件MIDAS/GEN对钢管结构安装时设置的支撑胎架计算,对结构安装过程进行了模拟分析。本文结合实际工程从结构的设计计算、结构构件的制作到安装进行了探讨,为今后类似的大跨度落地空间钢管桁架结构的设计和施工提供了参考
【关键词】：大跨度 空间桁架 力学性能 施工技术
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU392.3;TU758.11
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究背景9
• 1.2 钢管桁架结构的类型、特点及工程应用9-11
• 1.2.1 钢管桁架结构的形式与分类9-10
• 1.2.2 钢管桁架结构的特点10
• 1.2.3 工程应用10-11
• 1.3 相关研究11-12
• 1.4 本课题研究的方法及内容12-15
• 2 大跨度落地空间钢管桁架结构的静力性能研究15-31
• 2.1 工程概况与结构形式15-17
• 2.1.1 工程概况15-16
• 2.1.2 钢管桁架结构的布置与形式16-17
• 2.2 有限元模型的建立17-19
• 2.2.1 ANSYS程序简介17-18
• 2.2.2 有限元模型18-19
• 2.3 静力分析结果19-27
• 2.3.1 荷载条件19-21
• 2.3.2 支座反力分析21-24
• 2.3.3 结构应力分析24-25
• 2.3.4 结构变形分析25-27
• 2.4 有限元模型的选取对结构受力性能的影响27-29
• 2.4.1 支座位置的选取对结构受力性能的影响27-28
• 2.4.2 十字撑杆的简化对结构受力性能的影响28-29
• 2.5 本章小结29-31
• 3 大跨度落地空间钢管桁架结构的稳定分析31-38
• 3.1 稳定分析概述31-33
• 3.1.1 稳定分析的必要性31
• 3.1.2 稳定问题的分类31-33
• 3.2 特征值屈曲分析33-35
• 3.2.1 特征值屈曲分析理论概述33-34
• 3.2.2 特征值屈曲分析34-35
• 3.3 几何非线性分析理论35-37
• 3.3.1 几何非线性分析理论概述35-36
• 3.3.2 几何非线性分析结果36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 4 大跨度落地空间钢管桁架结构地震反应分析38-45
• 4.1 地震反应分析概述38
• 4.2 结构的自振特性分析38-40
• 4.2.1 结构自振特性分析基本理论38
• 4.2.2 结构的自振频率与模态38-40
• 4.3 地震反应谱分析40-43
• 4.3.1 振型反应谱法分析的理论40-41
• 4.3.2 结构的反应谱分析41-43
• 4.4 本章小结43-45
• 5 大跨度落地空间钢管桁架结构施工关键技术45-59
• 5.1 主桁架的预起拱设计45-46
• 5.1.1 预起拱的设计方法45
• 5.1.2 预起拱计算45-46
• 5.2 桁架分段组装46-48
• 5.2.1 组装工序的一般规定46
• 5.2.2 胎架设置46-47
• 5.2.3 桁架地面拼装焊接顺序及方法47-48
• 5.3 吊装方案及吊装验算48-54
• 5.3.1 吊装方案的选择48-50
• 5.3.2 吊装验算分析50-54
• 5.4 高空承重胎架设置及计算54-55
• 5.4.1 承重胎架模型54
• 5.4.2 胎架的计算54-55
• 5.5 安装过程模拟分析55-58
• 5.6 本章小结58-59
• 6 结论和展望59-61
• 6.1 结论59-60
• 6.2 展望60-61
• 参考文献61-65
• 致谢65

，

本文编号：799686