【摘要】：隨著社會(huì)不斷發(fā)展,大跨度空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)運(yùn)用的越來(lái)越廣泛。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比,結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單,受力合理,布置規(guī)律,生產(chǎn)、運(yùn)輸和安裝都較為方便,因此發(fā)展的速度異常迅猛。隨著時(shí)間的推移,部分網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)由于損傷或者社會(huì)的需求不得不進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造,這就可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受力局部突然改變而發(fā)生破壞,局部構(gòu)件的失效常常引起整個(gè)結(jié)構(gòu)的坍塌,從而造成較大事故。本文結(jié)合天津體育館LED屏吊裝改造工程,研究由于荷載突然變更導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部受力突然增大狀況下結(jié)構(gòu)的整體安全性,從而判斷是否需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行額外的加固維修,為后續(xù)進(jìn)一步研究提供依據(jù)。本文結(jié)合天津體育館雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)改造工程,主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:(1)在結(jié)構(gòu)初始應(yīng)力和初始位移未知的情況下,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)靜力加載試驗(yàn)研究,可以得出結(jié)構(gòu)桿件內(nèi)力與節(jié)點(diǎn)位移的變化情況,初步判斷結(jié)構(gòu)在靜力作用下的工作狀況,為本文后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。(2)通過(guò)有限元建立網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的有限元模型,對(duì)雙層網(wǎng)殼荷載變更后的桿件應(yīng)力和節(jié)點(diǎn)位移變化值進(jìn)行模擬,驗(yàn)證有限元模擬的準(zhǔn)確性。再通過(guò)有限元模擬結(jié)構(gòu)在實(shí)際荷載工況下桿件應(yīng)力與節(jié)點(diǎn)位移的絕對(duì)值。通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足88版《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求而不滿(mǎn)足2003版《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求的原因是新老規(guī)范對(duì)于鋼材強(qiáng)度分組的不同。針對(duì)這種情況提出應(yīng)當(dāng)按照新規(guī)范校核結(jié)構(gòu)的觀(guān)點(diǎn),并提出采用套管加固的方法來(lái)解決這類(lèi)問(wèn)題。(3)通過(guò)有限元模擬吊裝改造完成后的狀態(tài)。采用時(shí)程分析法進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗震性能分析,得出了結(jié)構(gòu)在1/4跨度處位移響應(yīng)最大,在荷載變更位置附近內(nèi)力響應(yīng)最大的結(jié)論,為后續(xù)的進(jìn)一步研究提供了一定的依據(jù)。(4)建立吊屏有限元模型,模擬吊裝改造完成后吊屏在地震作用下的搖擺的狀態(tài),對(duì)比研究了吊屏擺動(dòng)狀態(tài)下和靜止?fàn)顟B(tài)下結(jié)構(gòu)在地震作用下的桿件應(yīng)力和節(jié)點(diǎn)位移情況,得出了吊屏擺動(dòng)對(duì)于結(jié)構(gòu)本身抗震性能的影響較小的結(jié)論。
【圖文】：

國(guó)內(nèi)外空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)發(fā)生的嚴(yán)重安全事故數(shù)不勝數(shù)。例如:1963 年羅馬尼亞布加勒斯特市的一個(gè)大跨度的單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在一場(chǎng)大雪后發(fā)生了徹底坍塌[6]，災(zāi)難后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的鑒定結(jié)果顯示其主要原因是由于局部構(gòu)件在雪壓力作用下發(fā)生破壞導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)而最終坍塌(如圖 1 -1)。1978 年，美國(guó)紐約州布魯庫(kù)維爾市會(huì)堂同樣也是因?yàn)橐粓?chǎng)大雪而發(fā)生坍塌。這座會(huì)堂為空間網(wǎng)殼彎頂，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)高 61m，其直徑大約為 52m。同年，美國(guó)康涅狄格州哈特福特中心體育館在一場(chǎng)大雪過(guò)后，因雪荷載作用，一些桿件無(wú)法承受雪壓力而發(fā)生壓曲破壞從而引起一系列連鎖反應(yīng)，整個(gè)屋頂突然倒塌[7]。該體育館屋蓋長(zhǎng)為 91.4m，寬為 109.7m，整個(gè)結(jié)構(gòu)占地面積達(dá)到 1 萬(wàn)多平方米，整個(gè)體育場(chǎng)能容納 1 萬(wàn)余名觀(guān)眾。這次事故可以說(shuō)是一個(gè)非常典型的網(wǎng)殼倒塌破壞實(shí)例，在工程界引起了相當(dāng)大的震動(dòng)。1992 年，中國(guó)深圳國(guó)際展覽中心遭受連續(xù)的暴雨，屋面因?yàn)榉e水過(guò)多無(wú)法及時(shí)排除導(dǎo)致屋面所受荷載瞬間加大，整個(gè)結(jié)構(gòu)無(wú)法承受突然增大的荷載而發(fā)生整體倒塌。該展廳為螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，整體面積達(dá) 7200m2。

國(guó)內(nèi)外空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)發(fā)生的嚴(yán)重安全事故數(shù)不勝數(shù)。例如:1963 年羅馬尼亞布加勒斯特市的一個(gè)大跨度的單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在一場(chǎng)大雪后發(fā)生了徹底坍塌[6]，災(zāi)難后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的鑒定結(jié)果顯示其主要原因是由于局部構(gòu)件在雪壓力作用下發(fā)生破壞導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)而最終坍塌(如圖 1 -1)。1978 年，美國(guó)紐約州布魯庫(kù)維爾市會(huì)堂同樣也是因?yàn)橐粓?chǎng)大雪而發(fā)生坍塌。這座會(huì)堂為空間網(wǎng)殼彎頂，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)高 61m，其直徑大約為 52m。同年，美國(guó)康涅狄格州哈特福特中心體育館在一場(chǎng)大雪過(guò)后，因雪荷載作用，，一些桿件無(wú)法承受雪壓力而發(fā)生壓曲破壞從而引起一系列連鎖反應(yīng)，整個(gè)屋頂突然倒塌[7]。該體育館屋蓋長(zhǎng)為 91.4m，寬為 109.7m，整個(gè)結(jié)構(gòu)占地面積達(dá)到 1 萬(wàn)多平方米，整個(gè)體育場(chǎng)能容納 1 萬(wàn)余名觀(guān)眾。這次事故可以說(shuō)是一個(gè)非常典型的網(wǎng)殼倒塌破壞實(shí)例，在工程界引起了相當(dāng)大的震動(dòng)。1992 年，中國(guó)深圳國(guó)際展覽中心遭受連續(xù)的暴雨，屋面因?yàn)榉e水過(guò)多無(wú)法及時(shí)排除導(dǎo)致屋面所受荷載瞬間加大，整個(gè)結(jié)構(gòu)無(wú)法承受突然增大的荷載而發(fā)生整體倒塌。該展廳為螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，整體面積達(dá) 7200m2。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TU399

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本文編號(hào)：2644426