組合懸索結(jié)構(gòu)由中間支承結(jié)構(gòu)和兩側(cè)懸索體系組成,這種結(jié)構(gòu)體系具有全張力結(jié)構(gòu)的特點且空間利用率較高。石家莊國際展覽中心展廳的結(jié)構(gòu)是由懸索結(jié)構(gòu)和索桁架組合而成的,其屋蓋采用重量為1kN/m~2重型屋面系統(tǒng)。本文以石家莊國際展覽中心展廳作為工程背景,對重型屋面懸索結(jié)構(gòu)的力學性能和施工關(guān)鍵技術(shù)展開研究,包括結(jié)構(gòu)受力機理、找力分析、靜力性能與自振特性分析、施工方法比選、節(jié)點構(gòu)造和施工工藝等幾個方面,具體研究內(nèi)容和結(jié)論如下:首先介紹了組合懸索結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成、特點、常見組合形式以及典型工程應(yīng)用,并闡述了國內(nèi)外懸索結(jié)構(gòu)的形態(tài)分析、結(jié)構(gòu)性能分析和施工成型技術(shù)的研究現(xiàn)狀。詳細說明了本文背景工程的工程概況、結(jié)構(gòu)構(gòu)成與特點、關(guān)鍵構(gòu)件力學性能、材料及規(guī)格等,詳細介紹了懸索結(jié)構(gòu)迭代法找力分析的理論。以平衡結(jié)構(gòu)恒載為總原則確定索力優(yōu)化的目標,采用分步擴展的策略對石家莊國際展覽中心展廳重型屋面懸索結(jié)構(gòu)進行找力分析。結(jié)果達到了預定目標。研究重型屋面懸索結(jié)構(gòu)的靜力性能和自振特性。靜力性能分析的荷載工況是由恒荷載、活荷載、風荷載和溫度作用組合而來的;自振特性分析的荷載工況是僅自重和屋面荷載的恒荷載作用。結(jié)論指出:拉索索力對環(huán)境溫度的變化非常敏感;活荷載的作用使結(jié)構(gòu)效應(yīng)增大;風荷載對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全不利,下弦索和搖擺柱在抵抗風荷載吸力方面起到了至關(guān)重要的作用;結(jié)構(gòu)自振頻率密集且呈連續(xù)分布。根據(jù)整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)成將施工階段分為七個主要部分。依據(jù)各子結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件的特點提出30種施工順序,通過總結(jié)將優(yōu)化上述施工順序歸納為解決5個關(guān)鍵時機的問題。綜合結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定、施工設(shè)備、施工工藝、施工難易度、施工安全性、人力物力及工期等方面因素,逐一解決上述5個問題,得出最優(yōu)施工順序。介紹四種索桁架預應(yīng)力張拉方法,在考慮構(gòu)件深化設(shè)計,施工操作簡易性,施工周期和施工成本的情況下,選用張拉穩(wěn)定索的施工方法。系統(tǒng)的介紹了石家莊國際展覽中心展廳的節(jié)點構(gòu)造和施工工藝,包括鑄鋼節(jié)點的材料性能、連接板節(jié)點和索夾節(jié)點的力學性能;拉索的制作、牽引安裝和張拉等工藝。介紹了索夾構(gòu)造、拉索制作及張拉工裝和機具等。文章最后對本文主要的研究內(nèi)容和研究成果作了較為系統(tǒng)的總結(jié),提出了尚待解決的一些問題及后續(xù)進一步的研究方向。
【學位單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU399
【部分圖文】：

在日新月異的建筑行業(yè)，大跨空間結(jié)構(gòu)技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個國家建筑科學發(fā)展水的重要標準。隨著人們對美好生活需要的日益增長，大型國際體育、文化、商業(yè)交流活動的增多，人們對結(jié)構(gòu)效率高、空間利用率大的大跨度空間建筑的需求逐步增大。在展覽中心展廳、體育場館、候車（機）大廳以及其他需要大跨空間的公共建筑中，大跨空間結(jié)構(gòu)得到普遍應(yīng)用并迅速發(fā)展[1-3]。美國著名建筑師富勒（R.B.Fuller）受到大自然的啟發(fā)而首先提出了“張拉整體”（Tensegrity）概念，即“張拉”（tensile）和“整體”（integrity）的縮合。富勒認為宇宙的運行是按照張拉這一原理進行的，即萬有引力是一個平衡的張力網(wǎng)，而各個星球是這個網(wǎng)中的一個個孤立點。根據(jù)富勒的思想可以將張拉整體結(jié)構(gòu)定義為一組不連續(xù)的受壓構(gòu)件與一套連續(xù)的受拉單元組成的自支承、自應(yīng)力的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的剛度由受拉和受壓單元之間的平衡預應(yīng)力提供，在施加預應(yīng)力之前，結(jié)構(gòu)幾乎沒有剛度，并且初始預應(yīng)力的大小對結(jié)構(gòu)的外形和結(jié)構(gòu)的剛度起著決定性作用。由于張拉整體結(jié)構(gòu)[4-7]固有的符合自然規(guī)律的特點，最大限度地利用了材料和截面的特性，可以用盡量少的鋼材建造超大跨度建筑。

宙的運行是按照張拉這一原理進行的，即萬有引力是一個平衡的張力網(wǎng)，而各個星球是這個網(wǎng)中的一個個孤立點。根據(jù)富勒的思想可以將張拉整體結(jié)構(gòu)定義為一組不連續(xù)的受壓構(gòu)件與一套連續(xù)的受拉單元組成的自支承、自應(yīng)力的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的剛度由受拉和受壓單元之間的平衡預應(yīng)力提供，在施加預應(yīng)力之前，結(jié)構(gòu)幾乎沒有剛度，并且初始預應(yīng)力的大小對結(jié)構(gòu)的外形和結(jié)構(gòu)的剛度起著決定性作用。由于張拉整體結(jié)構(gòu)[4-7]固有的符合自然規(guī)律的特點，最大限度地利用了材料和截面的特性，可以用盡量少的鋼材建造超大跨度建筑。圖 1- 1 懸索結(jié)構(gòu)在大自然的體現(xiàn)

宙的運行是按照張拉這一原理進行的，即萬有引力是一個平衡的張力網(wǎng)，而各個星球是這個網(wǎng)中的一個個孤立點。根據(jù)富勒的思想可以將張拉整體結(jié)構(gòu)定義為一組不連續(xù)的受壓構(gòu)件與一套連續(xù)的受拉單元組成的自支承、自應(yīng)力的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的剛度由受拉和受壓單元之間的平衡預應(yīng)力提供，在施加預應(yīng)力之前，結(jié)構(gòu)幾乎沒有剛度，并且初始預應(yīng)力的大小對結(jié)構(gòu)的外形和結(jié)構(gòu)的剛度起著決定性作用。由于張拉整體結(jié)構(gòu)[4-7]固有的符合自然規(guī)律的特點，最大限度地利用了材料和截面的特性，可以用盡量少的鋼材建造超大跨度建筑。圖 1- 1 懸索結(jié)構(gòu)在大自然的體現(xiàn)
【參考文獻】

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1 葛冬云;王向東;王維迎;王建利;路克寬;;中國石油大廈主中庭鋼結(jié)構(gòu)索桁架整體提升施工技術(shù)[J];建筑技術(shù);2008年04期

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3 武建華;蘇文章;;四節(jié)點索單元的懸索結(jié)構(gòu)非線性有限元分析[J];重慶建筑大學學報;2005年06期

4 劉錫良,林彥;鑄鋼節(jié)點的工程應(yīng)用與研究[J];建筑鋼結(jié)構(gòu)進展;2004年01期

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7 袁行飛,董石麟;多自應(yīng)力模態(tài)索穹頂結(jié)構(gòu)的幾何構(gòu)造分析[J];計算力學學報;2001年04期

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本文編號：2861739