节点偏差对车辐式张拉结构受力性能影响研究及安全性评价

作     者：赵鑫磊 

作者单位：兰州理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王秀丽;王贵生

授予年度：2021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：车辐式张拉结构 节点施工偏差 安全性评价 缺陷敏感性 模糊层次分析法 

摘      要：大跨度空间钢结构近些年来在体育场、机场航站楼、会展中心等需要大空间的建筑中应用广泛,空间结构以其造型丰富、受力合理的优势深得广大建筑师和结构工程师的喜爱。张拉结构作为空间结构中的重要分支,近些年来也受到广大工程师们的青睐,但是因其钢构件安装的精度问题,难免会出现位置偏差,因此对于施工偏差的分析以及结构安全性、不同结构部分的敏感性的分析就显得尤为重要。同时对于结构在施工过程中出现的问题,定量定性的评价一直是众多科研人员研究的内容,本文通过对车辐式张拉结构安全评价体系的构建及量化评价指标的研究,得出了一些分析结论,为相似工程的安全性评价提供参考。本文以某车辐式张拉结构为研究背景,利用ABAQUS软件构建了三维有限元模型,研究其节点施工偏差对结构的受力影响,并研究了结构不同部位对节点偏差数量的敏感性。最后,以模糊数学理论为基础,结合层次分析法对结构进行安全性评价,具体研究内容及工作如下:（1）建立结构的有限元模型,利用ABAQUS软件对结构进行节点施工偏差分析,首先利用一致节点偏差对完善模型进行修改,并利用弧长法在同条件下对模型进行计算。以第1、3、28及第33阶模态为一致缺陷施加的基础模态,每个模态下以0.1为梯度设置10组缺陷比例,通过对大量的一致缺陷模型进行计算,最终计算结果表明:缺陷比例因子为0.4时,杆件的应力都有较大幅度的增加,随着缺陷比例因子的增大,节点周围杆件的应力也跟着增大。（2）对完善模型进行了随机节点偏差的分析,主要运用MATLAB软件生成节点坐标伪随机数据,将其施加到完善模型中以模拟随机节点施工偏差,探究随机误差对结构受力性能的影响,研究表明结构在-120mm到120mm偏差范围内,节点周围杆件应力变化速率增大。（3）探究立面网壳、撑杆、屋面网壳及拉索四个部分对出现偏差节点的数量的敏感性,研究结果显示,屋面网壳结构对节点偏差数量的反应最敏感,撑杆部分次之,再次是拉索部分,立面网壳相较于部分对偏差节点数量的反应最不敏感。（4）利用模糊层次法对整个结构的安全性作出评价,构建模糊关系矩阵,对目标判断矩阵的各因素权重进行确定,建立二级模糊评价矩阵体系,根据现场实际监测数据制定了5个对应模糊评价体系的评价指标,通过对比数据和评价指标给出各个因素的判断矩阵,再进行二级评价,最后计算贴近度以确定最终评价等级,经计算该结构评价等级为“优级,完成对某车辐式张拉结构的安全性评价。