大跨度空间管桁架结构性能及施工模拟分析

发布时间：2020-07-09 08:12

【摘要】：随着时代的发展和社会的进步,更多大跨度形式的建筑出现在人们的实践中。建筑物的跨度越来越大,结构形式日趋复杂,温度作用及地震作用成为了大跨度结构设计中不可忽视的因素。同时,在一定条件下施工因素对结构的设计起着关键性的作用。因此,对大跨度结构在温度及地震作用下的位移及应力进行分析,解决设计施工中存在的关键问题具有重要的理论意义和实际价值:本文以西安某大学文体馆项目为背景,以大跨度空间管桁架屋盖结构为研究对象,采用SAP2000有限元软件进行模拟分析。主要研究内容及成果如下:(1)应用通用有限元分析软件SAP2000进行建模,对文体馆屋盖结构进行动力特性分析。(2)确定结构所处场地的温度场,分析了温度-35℃至+35℃范围的均匀温度场对上部屋盖结构的影响。对结构在有温度应力参与的6种工况和无温度应力参与的2种工况进行对比分析。结果表明,温度作用对大跨度空间管桁架结构起控制作用;分析了支座不同弹簧刚度对于结构温度效应的影响。结果表明,支座刚度越低,支座附近杆件应力越小。(3)应用时程分析法,对屋盖结构在多遇地震作用下的内力及位移进行分析,比较了三层桁架部分和双层桁架部分关键节点的位移数据及位置,结果表明,水平地震作用(Y向)对结构起控制作用。(4)对屋盖结构进行了二维及三维地震作用下的响应分析,并与单向地震计算结果进行对比。结果表明,三维地震作用分析结果更能反应结构的实际受力变形状况,说明本结构不宜进行简化处理分析。(5)对屋盖结构施工安装顺序进行了研究,按照制定的三种施工方案,通过SAP2000有限元软件对结构每一施工阶段进行模拟分析,比较各方案的位移和应力计算结果,确定施工方案一为最佳方案。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU392.3;TU758.11
【图文】：

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上海合作组织峰会的相继召开，使得我有美感，设计精良的建筑随着大型活动的举型公共建筑如深圳航站楼二期工程（135m×1m）、国家大剧院（212×143×45m）等相继在相关领域仍然与世界先进水平存在着一定越高，形式更加复杂多样，如何保障结构在解决的问题[1, 2]。为以下几类：式处于“二力杆”的状态，杆件不会发生剪切到最大程度的发挥[3]。同时也由于这种特性馆（1 m×15 m）为空间桁架结构，如图 1胶合木杆构件作为屋顶的主要受力构件，并

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图 1-2 首都机场四机位机库Fig.1-2 Hangar of CapitalAirport式壳和杆件两者的特点。受力形式以轴心受压的材料性质得到充分的发挥，在设计时根据双层。根据材料的不同将网壳结构分为：玻构的代表形式，网壳结构在实际工程应用十可忽视的重要问题之一。筑如北京奥林匹克体育中心综合体育馆（图尺寸为 0m× 3m。福冈穹顶（图 1-4）建成于 222 米。北京奥林匹克体育中心和福冈穹顶

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图 1-2 首都机场四机位机库Fig.1-2 Hangar of CapitalAirport（3）网壳结构形式网壳结构兼具由薄壳和杆件两者的特点。受力形式以轴心受压或者轴心受拉为主，结构形式可以使钢材的材料性质得到充分的发挥，在设计时根据结构刚度的分布情局部位置可以设置为双层。根据材料的不同将网壳结构分为：玻璃网壳、钢网壳及木壳。作为大跨度空间结构的代表形式，网壳结构在实际工程应用十分广泛。在设计中，结构的整体稳定是不可忽视的重要问题之一。国内较为典型的建筑如北京奥林匹克体育中心综合体育馆（图 1-3），其竣工于上 0 年代末期，平面尺寸为 0m× 3m。福冈穹顶（图 1-4）建成于 1 3 年，由三片扇壳组成，穹顶跨度为 222 米。北京奥林匹克体育中心和福冈穹顶分别为国内和国外跨大的网壳结构。

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