【摘要】：已建成的拱支索拉式體育場(chǎng)中,垂直、外傾以及交叉的主拱均有采用,但對(duì)于內(nèi)傾主拱方面的研究及應(yīng)用極少,本文以濰坊市某體育場(chǎng)投標(biāo)方案采用的內(nèi)傾式拱支索拉挑篷結(jié)構(gòu)為背景工程,針對(duì)挑篷靜力性能及體型參數(shù)展開研究。開發(fā)了多參數(shù)模型的自動(dòng)分析處理程序在索力優(yōu)化、拱截面優(yōu)化的基礎(chǔ)上,通過參數(shù)化分析找出屋蓋形狀、索拱體型參數(shù)對(duì)索拱體系靜力特性的影響,主要工作如下:1、拱支索拉式挑蓬結(jié)構(gòu)為高次超靜定,索力間相互影響使最優(yōu)索力求解困難,以拱彎曲應(yīng)變能作為優(yōu)化目標(biāo),采用影響矩陣法考慮索力間相互影響,迭代求解最優(yōu)索力的方法,精度和穩(wěn)定性較高,為體型的參數(shù)化分析提供了可靠的基礎(chǔ)。2、針對(duì)屋蓋形狀的研究發(fā)現(xiàn):對(duì)兩端看臺(tái)屋面,若直接在內(nèi)環(huán)梁上設(shè)置拉索吊掛點(diǎn),會(huì)導(dǎo)致端部拉索效率低內(nèi)力大,進(jìn)而在主拱內(nèi)產(chǎn)生很大的彎矩。將端部吊掛點(diǎn)設(shè)置在主看臺(tái)內(nèi)環(huán)梁延長(zhǎng)線上,可以大大改善兩端屋面的吊掛效果,顯著降低端部拉索內(nèi)力和拱彎矩,是一種更合理有效的拉索布置方式。3、拱支索拉式挑篷結(jié)構(gòu)體型參數(shù)眾多、各參數(shù)與整體性能指標(biāo)間難以用顯式的函數(shù)關(guān)系表達(dá),開發(fā)的基于MATLAB平臺(tái)的多參數(shù)模型自動(dòng)分析處理程序,可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)千個(gè)模型的自動(dòng)化建模、分析、優(yōu)化及結(jié)果顯示,大大提高了分析效率,也為找出各參數(shù)間的相互影響提供了便利。4、對(duì)比了拉索在拱上等間距或豎直面兩種布置方式,發(fā)現(xiàn)拉索沿豎直面布置更優(yōu)。受拱邊緣與外環(huán)梁相對(duì)位置所限,端部拉索需要多索共用同一外環(huán)梁上吊點(diǎn)。采用等間距布索時(shí),吊掛點(diǎn)間距對(duì)拱承受的彎矩影響顯著,需進(jìn)行優(yōu)化。5、針對(duì)拱高度的研究發(fā)現(xiàn):拱高度在60m~95m范圍內(nèi)變化時(shí),拱跨高比在1/3.8~1/2.4之間,隨拱高增加,拱彎曲應(yīng)變能先減小后增大,拱高80m時(shí)彎曲應(yīng)變能最小;隨拱高增加,索拱用鋼量增大,索力分布更加均勻,邊索吊掛效率明顯提高,但拱高超過85m后,索力不再明顯變化。因此,拱高度取值范圍為65m~85m,對(duì)應(yīng)的拱的跨高比范圍為1/3.5~1/2.68,受彎最小的拱高為80m,對(duì)應(yīng)跨高比為1/2.85。6、通過對(duì)拱軸線的研究發(fā)現(xiàn):拱彎曲應(yīng)變能與拱軸線密切相關(guān),拱軸線為懸鏈線或形狀近似的拋物線時(shí),拱彎曲應(yīng)變能和用鋼量最小,主拱合理傾角的可選范圍也較大。7、主拱間距和傾角是影響拱彎曲應(yīng)變能和索拱用鋼量的主要因素,同側(cè)拱腳連線的最優(yōu)位置在主看臺(tái)屋蓋內(nèi)緣至1/2跨度范圍內(nèi)。主拱間距不變時(shí),拱傾角過大或過小均會(huì)導(dǎo)致彎曲應(yīng)變能和索拱用鋼量的增加,每個(gè)主拱間距對(duì)應(yīng)一個(gè)最優(yōu)傾角。主拱間距增大時(shí),對(duì)應(yīng)的最優(yōu)傾角也逐漸增大,最大可達(dá)16~0。8、按主拱間距與最優(yōu)傾角的對(duì)應(yīng)關(guān)系,將不同間距、傾角的一系列主拱側(cè)立面繪制在同一圖上發(fā)現(xiàn):這些投影線近似交于一點(diǎn),交點(diǎn)高度約在4/5拱高,水平投影約在主看臺(tái)屋面內(nèi)緣1/10跨度處,近似在主看臺(tái)區(qū)屋蓋重心處。利用這一特性,過交點(diǎn)做斜線即可得到主拱的近似最優(yōu)位置。9、對(duì)主拱間距和傾角優(yōu)化后發(fā)現(xiàn):體育場(chǎng)挑篷采用內(nèi)傾拱是經(jīng)濟(jì)合理的。
【圖文】：

懸挑式挑篷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型

桅桿斜拉式挑篷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型
【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】：2018
【分類號(hào)】：TU399

【參考文獻(xiàn)】

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1 丁潔民;張崢;;體育場(chǎng)挑篷結(jié)構(gòu)選型與應(yīng)用研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào);2011年12期

2 潘其健;陸余年;;淄博體育場(chǎng)東側(cè)屋面鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J];建筑結(jié)構(gòu);2009年S1期

3 李永梅;張毅剛;;離散變量結(jié)構(gòu)優(yōu)化的2級(jí)算法[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2006年10期

4 藺鵬臻,孫紅紅,劉鳳奎;小西湖矮塔斜拉橋的特征參數(shù)研究[J];公路交通科技;2005年10期

5 杜蓬娟,張哲,譚素杰;斜拉橋合理成橋狀態(tài)索力確定的優(yōu)化方法[J];公路交通科技;2005年07期

6 汪勁豐,施篤錚,徐興;確定斜拉橋最優(yōu)恒載索力方法的探索[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2002年02期

7 蔣啟平;三次樣條插值確定拱橋合理拱軸線的方法探討[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版);2001年01期

8 汪達(dá)尊;傅濤;;馬鞍形殼[J];建筑工人;2001年02期

9 喬建東,陳政清;確定斜拉橋索力的有約束優(yōu)化方法[J];上海力學(xué);1999年01期

10 肖汝誠(chéng),項(xiàng)海帆;斜拉橋索力優(yōu)化及其工程應(yīng)用[J];計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào);1998年01期

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1 周朋;斜跨拱橋結(jié)構(gòu)靜力性能研究[D];大連理工大學(xué);2013年

2 劉迎春;上承式拉索組合拱橋索力優(yōu)化與受力性能研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2012年

3 楊俊;基于影響矩陣的大跨橋梁合理成橋狀態(tài)與施工控制研究[D];武漢理工大學(xué);2008年

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2 付帥鋒;類橢圓形弦支穹頂布索方式研究[D];東南大學(xué);2016年

3 余海輝;龍灣大橋成橋索力優(yōu)化與合理施工狀態(tài)研究[D];華南理工大學(xué);2014年

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本文編號(hào)：2618860