本文關鍵詞：單層車輻式張拉結構的參數(shù)化分析與索力優(yōu)化研究

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【摘要】：單層車輻式張拉結構屬于自平衡體系,呈現(xiàn)小應變大位移的特點,結構外形呈馬鞍形,結構輕盈美觀、通透性好,適合建造大跨度體育場,該結構近期在科威特的賈比爾·艾哈邁德體育場首次得到應用。本文對該新型結構進行了詳細研究,主要研究內容和取得的成果如下：(1)對單層車輻式張拉結構進行找形分析和荷載分析,深入分析了參數(shù)之間的內在關系,總結出估算內環(huán)索與徑向索截面面積之比的公式,運用該公式可以很快實現(xiàn)找形收斂,解決了該類結構找形問題。分析了結構在不同荷載工況下的靜力性能,研究了外環(huán)、次環(huán)索對結構的影響,并對結構進行整體模型分析。(2)深入探討了矢跨比、垂跨比、內外環(huán)尺寸、外環(huán)水平投影的短長軸長度之比等參數(shù)對結構的影響,比較了單層車輻式張拉結構與雙層車輻式張拉結構的不同受力特征,并進行了公式推導。(3)基于遺傳算法對單層車輻式張拉結構的剛度、用鋼量、應變能等不同目標進行優(yōu)化研究,在MATLAB平臺上調用ANSYS通用程序來實現(xiàn)優(yōu)化過程,通過自編結構優(yōu)化程序實現(xiàn)了單目標優(yōu)化和多目標優(yōu)化。在保證撓度和索力滿足規(guī)范限值的前提下,進行了不同目標下的優(yōu)化分析。(4)研究表明單層車輻式張拉結構存在的缺陷是撓度受外荷載影響較大,需要施加極大的預應力才能滿足規(guī)范的撓度限值要求。本文對單層車輻式張拉結構方案進行了結構優(yōu)化與調整,研究表明新方案(添加額外索)并不會提高用鋼量,撓度更容易滿足規(guī)范要求。
【關鍵詞】：單層車輻式張拉結構 找形分析 荷載分析 參數(shù)化分析 多目標優(yōu)化
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU399
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究背景9
• 1.2 單層車輻式張拉結構9-11
• 1.3 研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3.1 找形分析11-12
• 1.3.2 靜力分析12-13
• 1.3.3 工程應用13-14
• 1.4 論文研究內容及意義14-17
• 第二章 張拉結構分析基礎理論17-23
• 2.1 概述17
• 2.2 找形分析方法17-21
• 2.2.1 非線性有限元法17-20
• 2.2.2 力密度法20
• 2.2.3 動力松弛法20-21
• 2.3 預應力張拉結構21
• 2.4 優(yōu)化分析理論21-22
• 2.4.1 遺傳算法概念21-22
• 2.4.2 優(yōu)化過程22
• 2.5 本章小結22-23
• 第三章 單層車輻式張拉結構的找形與荷載分析23-41
• 3.1 概述23
• 3.2 找形分析23-29
• 3.2.1 受力機理25
• 3.2.2 預應力選取25-28
• 3.2.3 索力分布28-29
• 3.2.4 自重對找形的影響29
• 3.3 荷載分析29-34
• 3.3.1 荷載取值30-31
• 3.3.2 風荷載分析31-33
• 3.3.3 荷載組合33-34
• 3.4 整體模型分析34-39
• 3.4.1 外環(huán)35-36
• 3.4.2 次環(huán)索36-38
• 3.4.3 整體分析38-39
• 3.5 模態(tài)分析39-40
• 3.6 本章小結40-41
• 第四章 單層車輻式張拉結構的參數(shù)化分析41-55
• 4.1 概述41
• 4.2 公式推導41-46
• 4.3 單層與雙層對比46-48
• 4.4 幾何參數(shù)對結構的影響48-52
• 4.4.1 垂跨比和矢跨比48-51
• 4.4.2 外環(huán)短軸與長軸之比51-52
• 4.4.3 內外環(huán)尺寸52
• 4.5 性能參數(shù)對結構的影響52-54
• 4.5.1 索截面面積52-53
• 4.5.2 預應力大小53-54
• 4.6 本章小結54-55
• 第五章 單層車輻式張拉結構的優(yōu)化研究55-69
• 5.1 概述55
• 5.2 索結構優(yōu)化流程55-57
• 5.2.1 設計變量55
• 5.2.2 狀態(tài)變量55
• 5.2.3 目標函數(shù)55-56
• 5.2.4 適應度函數(shù)56-57
• 5.3 建筑設計要求57-58
• 5.4 單目標優(yōu)化58-63
• 5.4.1 單目標單參數(shù)優(yōu)化58-63
• 5.4.2 單目標多參數(shù)優(yōu)化63
• 5.5 多目標優(yōu)化63-65
• 5.6 優(yōu)化程序設計65-66
• 5.7 結構調整與優(yōu)化66-67
• 5.8 本章小結67-69
• 第六章 總結與展望69-71
• 6.1 總結69
• 6.2 展望69-71
• 參考文獻71-75
• 作者攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文75-77
• 致謝77

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本文編號：944057