輪輻式索膜結構具有質(zhì)量輕、受力合理、跨越跨度大等優(yōu)點。該結構由內(nèi)環(huán)索、徑向索（脊索、谷索）和壓環(huán)等構件組成，索系預應力水平及應力分布對整個結構的剛度和受力性能起著至關重要的作用。由于施工偏差、荷載及環(huán)境等因素的影響，會導致拉索應力分布不均勻、預應力松弛、連接節(jié)點銹蝕等損傷，從而導致結構的受力性能發(fā)生明顯變化，在地震、颶風等偶然荷載作用下產(chǎn)生潛在的破壞危險。因此，對該類結構開展損傷情況下的動力性能研究十分必要。 論文以世紀蓮體育中心為背景，通過定性模型試驗測試、有限元模擬分析等手段，對輪輻式索膜結構損傷情況下的風致振動、抗震性能和抗倒塌性能進行深入研究，取得了以下幾個方面的創(chuàng)新性研究成果： （1）在風洞試驗測試基礎上，根據(jù)逆傅立葉變換技術和頻率雙索引概念，在諧波合成法的基礎上，借助Matlab程序，構造本結構120個節(jié)點的脈動風速時程，通過ANSYS有限元程序建立結構的有限元模型，將構造的脈動風速時程施加于結構模型上，分析索松弛損傷情況下結構的風致振動情況。得到了風荷載作用下結構動力反應的基本規(guī)律以及損傷情況下結構的敏感風向角（63°和135°風向角）；得到了結構整體動力放大系...

【文章頁數(shù)】：208 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 膜結構的應用及發(fā)展
    1.2 膜結構的分類及特點
        1.2.1 膜結構的分類
        1.2.2 膜結構的特點
    1.3 膜結構使用過程中的破壞情況
    1.4 國內(nèi)外對索膜結構損傷動力性能的研究
        1.4.1 近年來膜結構的研究重點
            1.4.1.1 找形分析
            1.4.1.2 荷載分析
            1.4.1.3 裁剪分析
        1.4.2 損傷結構的動力性能研究
        1.4.3 現(xiàn)有研究中存在的問題
    1.5 本課題的來源
    1.6 本文研究的主要內(nèi)容
第二章 風荷載作用下結構的損傷性能
    2.1 引言
    2.2 脈動風的特性
        2.2.1 湍流強度
        2.2.2 湍流積分尺度
        2.2.3 脈動風速譜
        2.2.4 脈動風空間相關性
    2.3 結構風洞試驗測試
        2.3.1 試驗模型
        2.3.2 參數(shù)計算
        2.3.3 風壓力分布
        2.3.4 風振系數(shù)
    2.4 脈動風荷載的數(shù)值模擬
        2.4.1 脈動風速時程的模擬理論
        2.4.2 脈動風速時程的生成
    2.5 風荷載作用下結構動力性能分析
        2.5.1 風荷載動力分析原理
        2.5.2 有限元分析模型
        2.5.3 完好結構的風振分析
        2.5.4 損傷結構的風振分析
            2.5.4.1 一根脊索損傷
            2.5.4.2 一根谷索損傷
            2.5.4.3 兩根脊索損傷
            2.5.4.4 兩根谷索損傷
            2.5.4.5 相鄰兩根索損傷
            2.5.4.6 索損傷位置分析
        2.5.5 損傷結構放大系數(shù)分析
    2.6 本章小結
第三章 地震作用下結構動力特性及損傷性能
    3.1 引言
    3.2 結構自振特性分析
    3.3 結構地震作用的反應譜分析
        3.3.1 振型參與質(zhì)量系數(shù)
        3.3.2 反應譜分析
    3.4 結構地震作用的時程分析
        3.4.1 地震波選擇
        3.4.2 多遇烈度下的時程分析
            3.4.2.1 El-Centro波作用
            3.4.2.2 Taft波作用
            3.4.2.3 RGB波作用
            3.4.2.4 時程分析與反應譜分析的比較
        3.4.3 基本烈度下的時程分析
        3.4.4 罕遇烈度下的時程分析
        3.4.5 預應力度的影響分析
    3.5 索應力松弛的影響分析
        3.5.1 一根脊索松弛的動力分析
        3.5.2 一根谷索松弛的動力分析
        3.5.3 兩根脊索松弛的動力分析
        3.5.4 兩根谷索松弛的動力分析
        3.5.5 相鄰兩根索松弛的動力分析
        3.5.6 控制節(jié)點的位移時程
        3.5.7 不同部位索松弛的影響
    3.6 本章小結
第四章 結構模型試驗測試及受力性能分析
    4.1 引言
    4.2 定性模型靜力試驗
        4.2.1 使用荷載分析
        4.2.2 索松弛損傷分析
            4.2.2.1 一根脊索損傷
            4.2.2.2 一根谷索損傷
            4.2.2.3 兩根脊索損傷
            4.2.2.4 兩根谷索損傷
            4.2.2.5 相鄰兩根索損傷
            4.2.2.6 相鄰三根索損傷
    4.3 定性模型數(shù)值模擬分析
        4.3.1 有限元模型建立
        4.3.2 索損傷程度對結構抗震性能的影響分析
            4.3.2.1 一根脊索損傷
            4.3.2.2 一根谷索損傷
            4.3.2.3 相鄰兩根索損傷
        4.3.3 索損傷數(shù)量對結構抗震性能的影響分析
            4.3.3.1 多根脊索損傷
            4.3.3.2 多根谷索損傷
            4.3.3.3 多根脊索和谷索同時損傷
        4.3.4 桿件剛度對結構抗震性能的影響分析
            4.3.4.1 索系預應力度變化
            4.3.4.2 上壓環(huán)剛度變化
            4.3.4.3 腹桿剛度變化
            4.3.4.4 下壓環(huán)剛度變化
            4.3.4.5 柱剛度變化
            4.3.4.6 桿件整體剛度變化
        4.3.5 結構合適剛度比分析
    4.4 本章小結
第五章 結構的抗倒塌性能
    5.1 引言
    5.2 定性模型抗倒塌性能動力測試
        5.2.1 模型結構損傷動力特性測試
        5.2.2 定性模型抗倒塌性能測試
            5.2.2.1 一根脊索斷裂
            5.2.2.2 一根谷索斷裂
    5.3 定性模型抗倒塌數(shù)值分析
        5.3.1 定性模型有限元與實測對比分析
            5.3.1.1 一根脊索斷裂
            5.3.1.2 一根谷索斷裂
        5.3.2 定性模型有限元模擬分析
            5.3.2.1 兩根脊索斷裂
            5.3.2.2 兩根谷索斷裂
            5.3.2.3 相鄰兩根索斷裂
            5.3.2.4 相鄰三根索斷裂
    5.4 原型結構抗倒塌性能模擬分析
        5.4.1 結構構件重要性分析
        5.4.2 構件斷裂情況下的倒塌性能分析
            5.4.2.1 一根脊索斷裂
            5.4.2.2 一根谷索斷裂
            5.4.2.3 兩根脊索斷裂
            5.4.2.4 兩根谷索斷裂
            5.4.2.5 相鄰兩根索斷裂
            5.4.2.6 相鄰三根索斷裂
            5.4.2.7 一根內(nèi)環(huán)索斷裂
            5.4.2.8 一根墩柱斷裂
    5.5 結構倒塌破壞機理分析
    5.6 本章小結
第六章 結論與建議
    6.1 結論
    6.2 建議
參考文獻
攻讀學位期間取得的研究成果
致謝



本文編號：4009389