一种双向弦支异形网架结构设计及断索分析

作     者：王珊珊 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑久建;许宏成

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：双向弦支网架结构 起坡坡度 拉索预应力值 施工阶段 断索分析 

摘      要：弦支网架结构,是由网架结构、预应力拉索、撑杆三种结构单元形成的预应力空间钢结构。这种结构不仅实现较大跨度、成就许多奇特造型,而且结构整体受力性能很佳,结构自重较轻,广泛应用于大型公共建筑中。本文基于弦支网格结构的发展与研究成果,以天津市地铁3号线指挥中心屋盖钢结构为背景工程,探究四坡双向弦支异形网架结构的受力性能。首先,参考背景工程的实际情况,运用有限元分析软件Midas/gen 8.36,分别对四坡网架结构、双向弦支平板网架结构、双向弦支起坡网架结构的静力和动力特性进行了分析,分析结果表明弦支起坡的网架可以适用于较大跨度、较大荷载的异形结构,且弦支起坡网架的结构形式优于其他两种结构。应用位移控制法对结构进行几何非线性分析,研究了不同的等高起坡对结构的用钢量、最大挠度和支座水平推力的影响,确定了8%起坡为背景工程的最佳起坡。还研究了拉索预应力大小对结构的影响,结果表明短向拉索预应力对结构影响大,并确定了结构最合适的拉索预应力值。其次,应用Midas/gen 8.36中施工阶段分析模块,采用累加模型方式的分析方法,分析了背景工程施工阶段产生的初始应力和初始位移,并与设计阶段所预测的施工竣工态进行对比分析。得出设计阶段应尽量考虑结构的施工竣工态的初始缺陷,以免降低结构安全储备。最后,采用拆除构件法,探究了背景工程屋盖结构在施工阶段和使用阶段发生意外断索对结构的位移和应力方面的影响,评估拉索对结构安全性能影响度,检验结构优化结果的合理性。