【摘要】：人類社會的發(fā)展,對空間結(jié)構(gòu)的跨度提出了更高的要求,以滿足現(xiàn)代大型場館建設(shè)的需要。然而,單一形式的結(jié)構(gòu)已無法滿足超大跨度的需求。為此,各國科技工作者不斷地進行探索,將幾種單一形式的結(jié)構(gòu)進行有機組合,以改善結(jié)構(gòu)受力性能,增加跨度。張弦梁結(jié)構(gòu)是目前應(yīng)用廣泛的一種大跨組合空間結(jié)構(gòu),由下部撐桿、拉索以及上部剛性壓彎構(gòu)件組成;巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是近些年提出的一種新型空間結(jié)構(gòu),由承擔(dān)整個結(jié)構(gòu)荷載的大網(wǎng)格和承擔(dān)局部荷載的子結(jié)構(gòu)組成。為進一步提高結(jié)構(gòu)跨度,改善結(jié)構(gòu)受力性能,本文將張弦梁概念引入巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu),從而組合成為一種新型超大跨空間結(jié)構(gòu)——張弦巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu),并從布索方案、靜力及穩(wěn)定性能、動力特性、抗震性能等幾方面對該結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)的理論研究。首先針對該新型結(jié)構(gòu)提出了5種可能的索桿布置方案,研究了矢跨比對不同布索方案結(jié)構(gòu)變形的影響,然后對同一矢跨比下各結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形、穩(wěn)定承載力及失穩(wěn)模態(tài)等方面進行了綜合對比分析,選出最佳布索方案。對優(yōu)選方案下結(jié)構(gòu)的變形、內(nèi)力、穩(wěn)定極限承載力及各自的變化率進行一系列參數(shù)分析并與同樣形式的未布索結(jié)構(gòu)作比較,給出各參數(shù)的最佳取值范圍;然后針對結(jié)構(gòu)在不同跨度、矢跨比及桁架梁高度時的最佳預(yù)應(yīng)力進行了大規(guī)模計算,得到各幾何參數(shù)下結(jié)構(gòu)的最佳預(yù)應(yīng)力取值范圍;最后討論了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能在半跨荷載作用下的變化情況。研究了結(jié)構(gòu)的動力特性,以整體結(jié)構(gòu)各階振型及相應(yīng)自振周期為指標(biāo),根據(jù)子結(jié)構(gòu)是否參與協(xié)同承載分兩種情況進行對比分析,并對首階各向振型的出現(xiàn)次序及相應(yīng)周期值進行參數(shù)分析,且與未布索結(jié)構(gòu)作比較,詳細(xì)研究了結(jié)構(gòu)各向剛度隨參數(shù)的變化情況。對結(jié)構(gòu)抗震性能進行了詳細(xì)的研究,分別考察結(jié)構(gòu)各地震響應(yīng)指標(biāo)在單向和多向地震作用下的變化情況�？紤]單向地震作用時,首先使用時程法及反應(yīng)譜法研究結(jié)構(gòu)抗震性能在各向地震作用下的分布規(guī)律,然后對結(jié)構(gòu)抗震性能進行參數(shù)分析;對于多向地震,使用時程法,首先研究三維地震作用對結(jié)構(gòu)基本抗震性能的影響,然后對不同地震組合下結(jié)構(gòu)各地震響應(yīng)指標(biāo)進行對比分析,選出設(shè)計時宜采用的最佳地震組合,最后對結(jié)構(gòu)內(nèi)力及位移地震響應(yīng)進行參數(shù)分析,給出結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時各參數(shù)的合理取值范圍。
[Abstract]:With the development of human society, higher requirements for the span of spatial structure are put forward to meet the needs of modern large-scale stadiums and stadiums. However, the single-form structure can no longer meet the needs of the super-large span. In order to improve the mechanical performance of the structure and increase the span, scientists and technicians from all over the world continue to explore and organically combine several kinds of single-form structures in order to improve the mechanical performance of the structure and increase the span. Beam string structure is a kind of long-span composite space structure which is widely used at present. It is composed of lower brace cable and upper rigid bending member. Mega-grid structure is a new type of spatial structure proposed in recent years, which consists of a large grid bearing the whole structure load and a sub-structure bearing local load. In order to further improve the span of the structure and improve the mechanical performance of the structure, the concept of Zhang string beam is introduced into the mega-grid structure in this paper, so as to form a new type of super-span spatial structure-Zhang Xian mega-grid structure, and from the cable placement scheme. The static and stability performance, dynamic characteristics and seismic performance of the structure are studied systematically. Firstly, five possible cable-bar layout schemes are proposed for the new structure, and the influence of the rise-span ratio on the deformation of different cable-laying schemes is studied. Then, the internal force and deformation of each structure under the same rise-span ratio are studied. The stability bearing capacity and instability mode are compared and analyzed synthetically, and the best cable layout scheme is selected. In this paper, the deformation, internal force, ultimate stability bearing capacity and their rate of change of the structure under the optimum scheme are analyzed by a series of parameters and compared with the same type of unarranged cable structure, and the optimum range of each parameter is given. Then a large-scale calculation is carried out for the optimum prestress of the structure under different span, rise-span ratio and truss beam height, and the optimum prestressing value range of the structure under each geometric parameter is obtained. Finally, the variation of structural stability under half-span load is discussed. In this paper, the dynamic characteristics of the structure are studied, and the dynamic characteristics of the whole structure are compared and analyzed according to whether the sub-structure is involved in the co-loading or not, taking the vibration modes of the whole structure and the corresponding natural period as the indexes. The order of appearance of the first-order modes and the corresponding periodic values are analyzed, and the variation of the stiffness with the parameters is studied in detail compared with the non-cable-laying structure. The seismic performance of structures is studied in detail, and the changes of seismic response indexes of structures under unidirectional and multidirectional earthquakes are investigated respectively. In the case of unidirectional seismic action, the seismic behavior of the structure is studied by time-range method and response spectrum method, and then the seismic performance of the structure is analyzed by parameter analysis. For multi-directional earthquakes, the effects of three-dimensional seismic action on the basic seismic performance of structures are studied firstly, and then the seismic response indexes of structures under different earthquake combinations are compared and analyzed. The optimum seismic combination is selected for the design. Finally, the parameters of the internal force and displacement of the structure are analyzed, and the reasonable range of the parameters in the seismic design of the structure is given.
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU399;TU352.11

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本文編號：2439950