本文關鍵詞：類橢圓形弦支穹頂布索方式研究

  更多相關文章： 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)格劃分等問題進行深入研究的基礎上,對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)整可適應不同的建筑外形和柱網(wǎng)布置,是一種設計及施工均簡便可行的網(wǎng)格劃分方式。2、橢圓的長、短軸長度給定的情況下,弧長比是控制穹頂外形及柱網(wǎng)尺寸的關鍵參數(shù),通過調(diào)整弧長比,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：壓力最大桿件在長軸最外圈圓弧處,拉力最大桿件在短軸最外圈圓弧處,拉力和壓力變號的位置在圓弧分段點附近。豎向變形在長半軸處上凸,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稱結(jié)構(gòu)。在預應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),實現(xiàn)豎向荷載和預應力共同作用下各支座處徑向位移同時達到近似為零的目標。5、通過理論推導和算例驗證,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,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處徑向位移為零狀態(tài)的周圈徑向位移分布,保持分段點處撐桿高度不變,根據(jù)支座徑向位移的比例關系調(diào)整對應位置的撐桿高度。從分段點向長軸方向,逐漸減小撐桿高度,在長軸頂點處達到最��；從分段點向短軸方向,逐漸增大撐桿高度,在短軸頂點處達到最大。7、對類橢圓凱威特型、肋環(huán)型和平行環(huán)肋型弦支穹頂?shù)氖芰π阅軐Ρ确治霰砻?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,在工程應用中斜索的索夾需要承受較大的抗滑力,在弦支穹頂中實際應用有不小的困難。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,自振周期偏長的缺點,綜合判斷優(yōu)勢仍比較明顯,同類工程應用中可優(yōu)先考慮。
【關鍵詞】：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5-7
• 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)的分類及對應布索方式13-15
• 1.4 弦支穹頂結(jié)構(gòu)在工程中的應用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 國外研究現(xiàn)狀17
• 1.5.1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5.2 動力特性18-19
• 1.5.2.1 國外研究現(xiàn)狀18
• 1.5.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀18-19
• 1.5.3 布索方式19-20
• 1.5.3.1 國外研究現(xiàn)狀19-20
• 1.5.3.2 國內(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 預應力確定方法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)點與不足47-48
• 2.4.1 優(yōu)點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 撐桿角度對支座徑向位移的影響63-67
• 3.5.2 改變撐桿角度的機理研究67-70
• 3.6 變撐桿高度70-77
• 3.6.1 臺階形布索方式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計方法研究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 設計流程83-84
• 4.4 靜力性能84-90
• 4.5 動力性能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 設計建議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100-104
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文104-106
• 致謝106

【參考文獻】

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本文編號：975270