风雪荷载作用下弦支网壳稳定性分析
发布时间：2021-04-09 05:59
由于弦支网壳高效的结构效能和优美的建筑效果近年来在世界各地广泛应用。而弦支网壳结构对不均匀的风雪荷载十分敏感。近年来大跨度空间结构风雪致灾机理的研究已经取得很好的成果,但关于不均匀的风雪荷载对弦支网壳结构影响的研究还较少见到。通过建立K6（凯威特型6扇区）弦支网壳ANSYS有限元模型,采用撑杆控制面积法确定预应力比,以支座径向位移相等准则确定预应力幅值。雪荷载稳定分析中,依据相关规范选取雪荷载,采用雪荷载全跨、半跨、最外两环半跨的分布形式和均匀分布、非均匀分布形式进行排列组合,得到6种荷载分布形式。风荷载分析中,借助MATLAB软件模拟生成风速时程,依据AR（Auto Regressive）模型理论,考虑空间结构平均风与脉动风的特性以及空间相关性。利用数值分析软件对雪荷载以及风雪荷载共同作用下弦支网壳的静力稳定性和动力稳定性进行系统分析研究。结合B-R（Budiansky-Roth）判定准则和拉索松弛情况进行分析。分析结果表明:6种雪荷载布置形式下,弦支网壳在半跨非均布较大雪载作用下,稳定承载力最小。最外两环半跨均布形式下,结构稳定承载力最大。通过与K6单层球面网壳结构结果对比,在对结...
【文章来源】：河北农业大学河北省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
空间结构分类Fig.1.1Classificationofspatialstructure
1.1 弦支网壳结构的分类和特点弦支网壳形式的最早提出者，是日本政法大学的川口卫（M.Kawagucki）教授。他分析了单层网壳以及索穹顶的差异，将其部分组合，组成现在广泛接受的弦支网壳[3]。弦支网壳主要构件包括索与杆，对索施加预应力，由撑杆向上传力并使网壳拥有一个向上的位移，从而减小荷载造成的向下位移。同样，预应力带来向内的拉力也会降低支撑结构的负担。由于诸如上述的优点相对单层网壳以及索穹顶，弦支网壳结构使得支座与环梁负担减小，降低施工难度。弦支网壳整体处于自平衡状态，在设计上也会充分发挥材料的优势，使得拉索和杆件所用的钢材利用效率高，也会使结构的形式有许多变化。弦支网壳主要分为两大类。其中，上部为球面网壳时，称为弦支穹顶。根据上部单层球面网壳的不同类型可以分为六种：肋环型弦支穹顶、施威德勒型弦支穹顶、凯威特型弦支穹顶、联方型弦支穹顶、三向网格型弦支穹顶、短程线型弦支穹顶[4]。根据文献[4]简要说明几种弦支穹顶的特点。如图 1.2 为肋环型弦支穹顶。此形式是在上部单层网壳为肋环型球面网壳的基础上，加入下部索撑体系而形成的弦支网壳。由于此类弦支网壳下部布置的索连续，肋环型弦支穹顶下部环索之间的预应力值相等，适用于中跨度和小跨度的屋盖结构。
如图 1.2 为肋环型弦支穹顶。此形式是在上部单层网壳为肋环型球面网壳的基础上，加入下部索撑体系而形成的弦支网壳。由于此类弦支网壳下部布置的索连续，肋环型弦支穹顶下部环索之间的预应力值相等，适用于中跨度和小跨度的屋盖结构。图 1.2 肋环型弦支穹顶Fig.1.2 Geiger cable-suspended dome如图 1.3 为施威德勒型弦支穹顶。此类型上部为施威德勒型网壳，下部引入径向杆、纬向杆和斜杆，这是在肋环型单层球面网壳上进行的改良类型。下部的斜杆是用来增强网壳的整体刚度，以来承受较大非对称荷载。而斜杆布置方式会根据上部单层网壳的各种因素（如跨度、荷载类型、荷载大小等）来确定。施威德勒型弦支穹顶由于上部采用双斜杆形式，使得结构更合理和美观。
【参考文献】：
期刊论文
[1]弦支穹顶局部环索断索动力冲击效应试验[J]. 王霄翔,陈志华,刘红波,金海,宋卫乾. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2017(11)
[2]联方网壳及其弦支结构的冲击性能[J]. 郑亮,尤阳,李文政,尹帅,董彦莉. 武汉大学学报(工学版). 2017(04)
[3]弦支穹顶在非高斯脉动风作用下的响应分析[J]. 许逸文,吕令毅. 工程建设. 2017(03)
[4]台风作用下弦支网壳结构动力失效[J]. 谢恩献,袁行飞,陈冲. 浙江大学学报(工学版). 2017(02)
[5]不对称及非均匀雪荷载下单层球面网壳结构的稳定性研究[J]. 王军林,李红梅,任小强,孙建恒,李媛. 空间结构. 2016(04)
[6]单层球面网壳结构屋面雪荷载最不利布置研究[J]. 杜文风,高博青,董石麟. 工程力学. 2014(03)
[7]联方凯威特型弦支穹顶结构预应力设定的探讨[J]. 陈向荣,李小利,李海龙,刘伟. 四川建筑科学研究. 2013(05)
[8]肋环型刚性索穹顶结构的静动力性能分析[J]. 岑迪钦. 建筑结构. 2013(15)
[9]B-R准则在大跨空间结构风致动力稳定中的应用[J]. 黄友钦,傅继阳. 广州大学学报(自然科学版). 2012(06)
[10]弦支穹顶结构尺寸优化设计的研究[J]. 刘树堂. 建筑钢结构进展. 2012(06)
博士论文
[1]弦支穹顶的弹塑性抗震性能研究[D]. 王琼.浙江大学 2013
[2]弦支叉筒网壳结构的理论分析与试验研究[D]. 朱明亮.浙江大学 2012
[3]弦支穹顶结构的理论分析与试验研究[D]. 郭佳民.浙江大学 2008
[4]弦支穹顶结构的理论研究[D]. 张明山.浙江大学 2004
硕士论文
[1]大跨弦支穹顶环索预应力设计方法及结构优化设计[D]. 黄卫林.广州大学 2017
[2]弦支单层网壳结构强震下的弹塑性性能分析[D]. 南力菲.太原理工大学 2015
[3]矩形弦支网壳结构的静力性能分析[D]. 汪世安.西安建筑科技大学 2015
[4]弦支穹顶结构与网壳结构稳定性和抗震性能的对比分析[D]. 胡晓雷.太原理工大学 2011
[5]凯威特—联方型弦支穹顶结构静力性能及稳定性分析[D]. 赵崎.西安建筑科技大学 2011
[6]不同布索与支撑形式的柱面网壳在无站台柱雨棚中的应用[D]. 杜钢.浙江大学 2011
[7]弦支穹顶结构的静力性能及稳定性分析[D]. 李政方.武汉理工大学 2009
[8]弦支穹顶结构风振响应分析[D]. 谷昊.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3127056
【文章来源】：河北农业大学河北省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
空间结构分类Fig.1.1Classificationofspatialstructure
1.1 弦支网壳结构的分类和特点弦支网壳形式的最早提出者，是日本政法大学的川口卫（M.Kawagucki）教授。他分析了单层网壳以及索穹顶的差异，将其部分组合，组成现在广泛接受的弦支网壳[3]。弦支网壳主要构件包括索与杆，对索施加预应力，由撑杆向上传力并使网壳拥有一个向上的位移，从而减小荷载造成的向下位移。同样，预应力带来向内的拉力也会降低支撑结构的负担。由于诸如上述的优点相对单层网壳以及索穹顶，弦支网壳结构使得支座与环梁负担减小，降低施工难度。弦支网壳整体处于自平衡状态，在设计上也会充分发挥材料的优势，使得拉索和杆件所用的钢材利用效率高，也会使结构的形式有许多变化。弦支网壳主要分为两大类。其中，上部为球面网壳时，称为弦支穹顶。根据上部单层球面网壳的不同类型可以分为六种：肋环型弦支穹顶、施威德勒型弦支穹顶、凯威特型弦支穹顶、联方型弦支穹顶、三向网格型弦支穹顶、短程线型弦支穹顶[4]。根据文献[4]简要说明几种弦支穹顶的特点。如图 1.2 为肋环型弦支穹顶。此形式是在上部单层网壳为肋环型球面网壳的基础上，加入下部索撑体系而形成的弦支网壳。由于此类弦支网壳下部布置的索连续，肋环型弦支穹顶下部环索之间的预应力值相等，适用于中跨度和小跨度的屋盖结构。
如图 1.2 为肋环型弦支穹顶。此形式是在上部单层网壳为肋环型球面网壳的基础上，加入下部索撑体系而形成的弦支网壳。由于此类弦支网壳下部布置的索连续，肋环型弦支穹顶下部环索之间的预应力值相等，适用于中跨度和小跨度的屋盖结构。图 1.2 肋环型弦支穹顶Fig.1.2 Geiger cable-suspended dome如图 1.3 为施威德勒型弦支穹顶。此类型上部为施威德勒型网壳，下部引入径向杆、纬向杆和斜杆，这是在肋环型单层球面网壳上进行的改良类型。下部的斜杆是用来增强网壳的整体刚度，以来承受较大非对称荷载。而斜杆布置方式会根据上部单层网壳的各种因素（如跨度、荷载类型、荷载大小等）来确定。施威德勒型弦支穹顶由于上部采用双斜杆形式，使得结构更合理和美观。
【参考文献】：
期刊论文
[1]弦支穹顶局部环索断索动力冲击效应试验[J]. 王霄翔,陈志华,刘红波,金海,宋卫乾. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2017(11)
[2]联方网壳及其弦支结构的冲击性能[J]. 郑亮,尤阳,李文政,尹帅,董彦莉. 武汉大学学报(工学版). 2017(04)
[3]弦支穹顶在非高斯脉动风作用下的响应分析[J]. 许逸文,吕令毅. 工程建设. 2017(03)
[4]台风作用下弦支网壳结构动力失效[J]. 谢恩献,袁行飞,陈冲. 浙江大学学报(工学版). 2017(02)
[5]不对称及非均匀雪荷载下单层球面网壳结构的稳定性研究[J]. 王军林,李红梅,任小强,孙建恒,李媛. 空间结构. 2016(04)
[6]单层球面网壳结构屋面雪荷载最不利布置研究[J]. 杜文风,高博青,董石麟. 工程力学. 2014(03)
[7]联方凯威特型弦支穹顶结构预应力设定的探讨[J]. 陈向荣,李小利,李海龙,刘伟. 四川建筑科学研究. 2013(05)
[8]肋环型刚性索穹顶结构的静动力性能分析[J]. 岑迪钦. 建筑结构. 2013(15)
[9]B-R准则在大跨空间结构风致动力稳定中的应用[J]. 黄友钦,傅继阳. 广州大学学报(自然科学版). 2012(06)
[10]弦支穹顶结构尺寸优化设计的研究[J]. 刘树堂. 建筑钢结构进展. 2012(06)
博士论文
[1]弦支穹顶的弹塑性抗震性能研究[D]. 王琼.浙江大学 2013
[2]弦支叉筒网壳结构的理论分析与试验研究[D]. 朱明亮.浙江大学 2012
[3]弦支穹顶结构的理论分析与试验研究[D]. 郭佳民.浙江大学 2008
[4]弦支穹顶结构的理论研究[D]. 张明山.浙江大学 2004
硕士论文
[1]大跨弦支穹顶环索预应力设计方法及结构优化设计[D]. 黄卫林.广州大学 2017
[2]弦支单层网壳结构强震下的弹塑性性能分析[D]. 南力菲.太原理工大学 2015
[3]矩形弦支网壳结构的静力性能分析[D]. 汪世安.西安建筑科技大学 2015
[4]弦支穹顶结构与网壳结构稳定性和抗震性能的对比分析[D]. 胡晓雷.太原理工大学 2011
[5]凯威特—联方型弦支穹顶结构静力性能及稳定性分析[D]. 赵崎.西安建筑科技大学 2011
[6]不同布索与支撑形式的柱面网壳在无站台柱雨棚中的应用[D]. 杜钢.浙江大学 2011
[7]弦支穹顶结构的静力性能及稳定性分析[D]. 李政方.武汉理工大学 2009
[8]弦支穹顶结构风振响应分析[D]. 谷昊.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3127056
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