大跨度冰壳结构设计与监测方法研究

发布时间：2020-12-22 16:56

　　大跨度冰壳结构作为一种新型冰雪结构形式,可形成高度、跨度较大的单层封闭空间,具有晶莹的半透明质地和美观的自由曲面外形,有较高的实用及艺术观赏价值。由于冰材料具有较强的蠕变及温度敏感性,冰壳结构在服役过程中易出现裂缝、局部塌陷及空洞破坏等问题,严重影响结构安全性和适用性。而以往针对该结构形式的响应规律研究仅停留于观测层面,缺乏系统的设计和监测研究。鉴于大跨度冰壳结构可容纳游人活动的建筑功能对结构安全性的较高要求,本文从前期设计与后期维护两方面入手,通过结构分析和监测的手段对其安全性进行保障,具有重大意义。针对上述研究背景,本课题主要研究了以下内容:（1）对大跨度冰壳结构的设计方法进行了研究。以复合冰材料单轴压缩试验提供的材性参数,以及外形设计模型提供的几何参数作为数据基础,参考冰壳结构主要受荷情况,在有限元分析软件ANSYS中对设计冰壳结构进行建模计算。参考冰材料的强度准则及自由曲面薄壳结构的受力性能分析方法,考察结构主应力、位移等响应的超限情况,并对结构设计结果进行厚度、形态方面的调整,保证结构安全性及受力合理性。（2）以结构健康监测理论为基础,结合冰壳结构特点,确定了应变、位移、厚度... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Igloo外观

图1-1 Igloo 外观 图1-2 Igloo 砌筑方式雪建筑发展至今，其功能逐渐从生存手段转变为满足人们艺术欣赏的自 1739 年俄国女皇安娜·伊万诺夫娜主持建立了历史上第一座冰雪宫地用于观赏的冰雪建筑便发展起来，并逐渐演变成为今天的冰雪节形的广泛欢迎[3]。哈尔滨太阳岛景区自 1999 年起开始创办一年一度的在向世界展现北方冰城魅力的同时，更创造了巨大的经济效益。201节，哈尔滨共接待游客 1648.3 万人次，收入 247.8 亿元人民币，这一[4]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文- 4 -图1-3 冰壳结构局部塌陷 图1-4 冰壳结构局部空洞综上可见，大跨度冰壳结构作为一种新型冰雪建筑结构形式，以其外形及施工等多方面的优点，成为冰雪建筑结构以及自由曲面结构研究发展的前沿核心。但其安全性和耐久性也受到其材料及结构的一些不良特点所形成的威胁。因此，合理解决大跨度冰壳结构的安全性问题，成为了亟待冰雪建筑结构研究工作者解决的主要问题。1.2 研究现状1.2.1 大跨度冰壳结构研究现状随着冰雪建筑与结构在世界各地逐步发展，并逐渐成为一大新型旅游产业，对于这一建筑形式的理论研究也随之兴起。现阶段针对大跨度冰壳结构的研究，主要可以分为材料强化、建造方式、综合应用及相关规范四方面。（1）材料强化冰雪作为建筑材料，存在强度不足、气温敏感度大、力学性质不稳定三大主要问题[8]。为合理减少上述问题对冰雪结构的影响

【参考文献】：
期刊论文
[1]冰雪建筑结构的发展与创新[J]. 武岳,陈博轩,刘秀明,张小冬.  建筑结构. 2018(12)
[2]结构健康监测数据科学与工程[J]. 李惠,鲍跃全,李顺龙,张东昱.  工程力学. 2015(08)
[3]结构形态学与现代空间结构[J]. 沈世钊,武岳.  建筑结构学报. 2014(04)
[4]3S技术在海域使用动态监测中的应用[J]. 韩富伟,苗丰民,赵建华,付元宾.  海洋环境科学. 2008(S2)
[5]结构健康监测系统设计标准化评述与展望[J]. 何浩祥,闫维明,马华,王卓.  地震工程与工程振动. 2008(04)
[6]强度理论百年总结[J]. 俞茂宏,彭一江.  力学进展. 2004(04)
[7]海冰的介电理论与遥感[J]. 孟广琳,王仁树.  海洋环境科学. 1993(01)

博士论文
[1]结构健康监测的无线传感器及其网络系统[D]. 喻言.哈尔滨工业大学 2006

硕士论文
[1]基于散斑数字图像相关的平面全场应变测量方法及应用[D]. 周晓峰.华南理工大学 2012
[2]冰结构的光纤智能监测技术[D]. 任鹏.哈尔滨工业大学 2010



本文编号：2932098