本文關(guān)鍵詞：類橢圓形弦支穹頂布索方式研究

  更多相關(guān)文章： 類橢圓弦支穹頂 四心圓法 網(wǎng)格劃分 布索方式 馬鞍形索桿體系

【摘要】：本文以宿遷運(yùn)河體育館類橢圓弦支穹頂為背景工程,基于前期類橢圓弦支穹頂結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究成果,在對(duì)類橢圓弦支穹頂結(jié)構(gòu)的邊界曲線擬合、網(wǎng)格劃分等問題進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上,對(duì)多種布索方式展開系統(tǒng)研究,主要結(jié)論如下：1、采用基于四心圓法的平行環(huán)肋型網(wǎng)格劃分方法,類橢圓弦支穹頂上部網(wǎng)殼網(wǎng)格質(zhì)量高,下部索桿體系布置規(guī)則,通過參數(shù)調(diào)整可適應(yīng)不同的建筑外形和柱網(wǎng)布置,是一種設(shè)計(jì)及施工均簡(jiǎn)便可行的網(wǎng)格劃分方式。2、橢圓的長(zhǎng)、短軸長(zhǎng)度給定的情況下,弧長(zhǎng)比是控制穹頂外形及柱網(wǎng)尺寸的關(guān)鍵參數(shù),通過調(diào)整弧長(zhǎng)比,可得到一系列形狀類似的類橢圓弦支穹頂,其內(nèi)力和位移分布均有如下特點(diǎn)：壓力最大桿件在長(zhǎng)軸最外圈圓弧處,拉力最大桿件在短軸最外圈圓弧處,拉力和壓力變號(hào)的位置在圓弧分段點(diǎn)附近。豎向變形在長(zhǎng)半軸處上凸,在短半軸處下凹。3、與圓形弦支穹頂不同,四心圓法類橢圓弦支穹頂不是中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)。在預(yù)應(yīng)力和豎向荷載共同作用下,各周邊支座沿半徑方向的水平位移近似正弦曲線變化,在長(zhǎng)半軸處向內(nèi)位移最大,短半軸處向外位移最大,傳給下部支承結(jié)構(gòu)的水平力明顯大于圓形弦支穹頂。應(yīng)通過調(diào)整下弦布索方式來改善穹頂在各方向上的受力、變形差異,改進(jìn)四心圓法類橢圓弦支穹頂?shù)氖芰π阅堋?、采用變拉索數(shù)量、變撐桿角度和臺(tái)階形布索方式,可改善四心圓法類橢圓弦支穹頂在各方向上變形不協(xié)調(diào)的程度,但效果不明顯。采用本文提出的馬鞍形布索方式,可以基本消除四心圓法類橢圓弦支穹頂在各方向上的變形不協(xié)調(diào),實(shí)現(xiàn)豎向荷載和預(yù)應(yīng)力共同作用下各支座處徑向位移同時(shí)達(dá)到近似為零的目標(biāo)。5、通過理論推導(dǎo)和算例驗(yàn)證,得到馬鞍形索桿體系的基本原理。支座徑向位移與撐桿高度成比例,在長(zhǎng)半軸圓弧處,與撐桿高度成正比；在短半軸圓弧處,與撐桿高度成反比。6、馬鞍形索桿體系是以平行環(huán)肋型索桿體系為基礎(chǔ),通過調(diào)整撐桿高度形成空間馬鞍形而得到的,調(diào)整的原則為：采用逐圈自平衡的方法,從內(nèi)圈向外圈逐圈調(diào)整。在每圈的調(diào)整中,首先求出圓弧分段點(diǎn)處徑向位移為零狀態(tài)的周圈徑向位移分布,保持分段點(diǎn)處撐桿高度不變,根據(jù)支座徑向位移的比例關(guān)系調(diào)整對(duì)應(yīng)位置的撐桿高度。從分段點(diǎn)向長(zhǎng)軸方向,逐漸減小撐桿高度,在長(zhǎng)軸頂點(diǎn)處達(dá)到最��；從分段點(diǎn)向短軸方向,逐漸增大撐桿高度,在短軸頂點(diǎn)處達(dá)到最大。7、對(duì)類橢圓凱威特型、肋環(huán)型和平行環(huán)肋型弦支穹頂?shù)氖芰π阅軐?duì)比分析表明,雖然類橢圓凱威特型和肋環(huán)型弦支穹頂拉索及網(wǎng)殼內(nèi)力更小,但其環(huán)向索內(nèi)力相差較大,在工程應(yīng)用中斜索的索夾需要承受較大的抗滑力,在弦支穹頂中實(shí)際應(yīng)用有不小的困難。8、采用馬鞍形布索方式的類橢圓平行環(huán)肋型弦支穹頂結(jié)構(gòu),拉索內(nèi)力分布均勻,豎向變形小,對(duì)支承結(jié)構(gòu)要求低,彈性屈曲和彈塑性極限承載力均較好。雖然存在拉索及網(wǎng)殼內(nèi)力偏大,自振周期偏長(zhǎng)的缺點(diǎn),綜合判斷優(yōu)勢(shì)仍比較明顯,同類工程應(yīng)用中可優(yōu)先考慮。
【關(guān)鍵詞】：類橢圓弦支穹頂 四心圓法 網(wǎng)格劃分 布索方式 馬鞍形索桿體系
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU399
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 引言12
• 1.2 弦支穹頂結(jié)構(gòu)的工作原理12-13
• 1.3 弦支穹頂結(jié)構(gòu)的分類及對(duì)應(yīng)布索方式13-15
• 1.4 弦支穹頂結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用15-16
• 1.5 弦支穹頂結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀16-20
• 1.5.1 靜力及穩(wěn)定性17-18
• 1.5.1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀17
• 1.5.1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5.2 動(dòng)力特性18-19
• 1.5.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀18
• 1.5.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀18-19
• 1.5.3 布索方式19-20
• 1.5.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀19-20
• 1.5.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀20
• 1.6 工程背景及主要工作20-24
• 1.6.1 背景工程介紹20-21
• 1.6.2 本文主要工作21-24
• 第二章 基于四心圓法的類橢圓弦支穹頂網(wǎng)格劃分及優(yōu)化研究24-52
• 2.1 引言24
• 2.2 基于四心圓法的類橢圓弦支穹頂網(wǎng)格劃分方法24-33
• 2.2.1 網(wǎng)殼網(wǎng)格劃分24-26
• 2.2.1.1 網(wǎng)殼網(wǎng)格劃分方法24-25
• 2.2.1.2 平行環(huán)肋型網(wǎng)格劃分方法25-26
• 2.2.2 多段圓弧擬合橢圓的方法研究26-31
• 2.2.2.1 四心圓作圖法26-27
• 2.2.2.2 八段圓弧作圖法27-28
• 2.2.2.3 弧長(zhǎng)可控的四心圓解析法研究28-31
• 2.2.3 基于四心圓法的類橢圓弦支穹頂網(wǎng)格劃分31-33
• 2.3 受力分析及優(yōu)化33-47
• 2.3.1 預(yù)應(yīng)力確定方法33-37
• 2.3.2 截面優(yōu)化方法37-38
• 2.3.3 截面優(yōu)化及靜力分析38-47
• 2.3.3.1 曲率半徑40
• 2.3.3.2 上部網(wǎng)殼平面投影面積40
• 2.3.3.3 截面優(yōu)化40-42
• 2.3.3.4 靜力分析42-47
• 2.4 四心圓法網(wǎng)格劃分的優(yōu)點(diǎn)與不足47-48
• 2.4.1 優(yōu)點(diǎn)48
• 2.4.2 不足48
• 2.5 本章小結(jié)48-49
• 附表一：截面離散變量表49-52
• 第三章 基于四心圓法類橢圓弦支穹頂?shù)牟妓鞣绞窖芯?/span>52-78
• 3.1 引言52
• 3.2 布索方式52
• 3.3 變拉索數(shù)量52-62
• 3.4 變布索圈數(shù)62-63
• 3.5 變撐桿角度63-70
• 3.5.1 撐桿角度對(duì)支座徑向位移的影響63-67
• 3.5.2 改變撐桿角度的機(jī)理研究67-70
• 3.6 變撐桿高度70-77
• 3.6.1 臺(tái)階形布索方式70-74
• 3.6.2 馬鞍形布索方式74-77
• 3.7 本章小結(jié)77-78
• 第四章 馬鞍形索桿體系的設(shè)計(jì)方法研究78-98
• 4.1 引言78
• 4.2 馬鞍形布索方式調(diào)整支座徑向位移的基本原理78-83
• 4.2.1 撐桿高度變化量的理論推導(dǎo)78-80
• 4.2.2 撐桿高度修正方法80-82
• 4.2.3 算例82-83
• 4.3 設(shè)計(jì)流程83-84
• 4.4 靜力性能84-90
• 4.5 動(dòng)力性能90-93
• 4.5.1 模態(tài)分析方法90-91
• 4.5.2 自振特性91-93
• 4.6 穩(wěn)定性分析93-96
• 4.6.1 基本原理93-94
• 4.6.1.1 線性屈曲分析法93-94
• 4.6.1.2 非線性屈曲分析法94
• 4.6.2 線性屈曲分析94-95
• 4.6.3 非線性屈曲分析95-96
• 4.7 設(shè)計(jì)建議96-97
• 4.8 本章小結(jié)97-98
• 第五章 結(jié)論與展望98-100
• 5.1 全文總結(jié)98-99
• 5.2 后續(xù)展望99-100
• 參考文獻(xiàn)100-104
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文104-106
• 致謝106

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：975270