气膜钢筋混凝土穹顶结构静力与动力性能分析

摘要

随着国民经济的发展，在现代城市建筑结构发展过程中，混凝土薄壳结构发挥着相当重要的作用，其中包括相当多的体育场馆、教堂、货物仓库等的建设中，它们都会选择此种结构形式。但是传统的混凝土薄壳结构也存在着一些不足，比如施工过程中模板工程量大，支模拆模较困难等。近年来，我国引进了气膜钢筋混凝土穹顶薄壳结构，该类结构成功克服了以上不足，具有许多传统结构无法比拟的技术优点。目前，国内对气膜钢筋混凝土穹顶结构的研究尚处在起步阶段，对其静力性能和动力性能的全面分析较少，因此对此类结构的静力性能与动力性能研究是很有必要的。
　　本研究主要内容包括：⑴以某直径21m的气膜钢筋混凝土穹顶薄壳结构设计成型状态为研究背景，由于施工成型状态结构几何形状及仓壁壁厚均与设计状态存在差异，分别以几何形状及仓壁壁厚为参数，考察几何形状及仓壁壁厚变化对该类结构静力性能的影响。⑵对气膜钢筋混凝土穹顶薄壳结构进行了动力性能分析，首先对结构进行模态分析，得到结构的振型形状及周期。其次，对结构进行了多遇地震下的反应谱分析，得到地震作用下，结构的内力及位移的分布规律。最后，分别分析了仓壁厚度及几何形状对结构动力特性、地震作用反应的影响。⑶对比某直径21m的气膜钢筋混凝土穹顶薄壳结构静力试验结果、动力特性试验结果与该结构实际几何尺寸有限元模拟结果。首先分析比较该结构静力加载过程中的内力、位移变化，分析数据差别存在的原因;其次分析比较动力试验结果与有限元模拟结果的差别。⑷从目前已有的文献来看，国内外对气膜钢筋混凝土穹顶结构的研究较少，而对其动力性能的分析更少。本文综合研究了气膜钢筋混凝土穹顶结构的静力及动力性能，以期为该类结构的设计与施工提供指导和借鉴。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外气膜钢筋混凝土穹顶结构研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文的研究主要内容

第2章 建立有限元模型

2．1 工程概况

2．2 有限元法理论

2．2．1 概述

2．2．2 基本理论

2．2．3 钢筋混凝土结构计算模型

2．3 有限元模型

2．3．1 ANSYS单元选择

2．3．2 ANSYS网格划分

2．3．3 ANSYS边界条件

2．3．4 模型建立

2．4 本章小结

第3章 气膜钢筋混凝土穹顶结构静力性能分析

3．1 形状对结构受力性能的影响

3．1．1 应力分析

3．1．2 变形分析

3．2 厚度对结构受力性能的影响

3．2．1 应力分析

3．2．2 变形分析

3．3 本章小结

第4章 气膜钢筋混凝土穹项结构动力性能分析

4．1 动力特性分析

4．1．1 动力特性分析结果

4．1．2 结构模态

4．1．3 影响因素分析

4．2 反应谱理论及参数选取

4．2．1 反应谱理论

4．2．2 振型组合方法

4．2．3 设计反应谱

4．2．4 地震基本参数计算

4．2．5 ANSYS中反应谱分析

4．3 气膜钢筋混凝土穹顶结构反应谱分析结果

4．3．1 反应谱结果

4．3．2 影响因素分析

4．4 本章小结

第5章 施工成型状态有限元模拟结果与测试结果对比分析

5．1 有限元模拟结果与静力测试结果对比分析

5．1．1 试验方案

5．1．2 应力对比分析

5．1．3 变形对比分析

5．2 有限元模拟结果与动力特性测试结果对比分析

5．3 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果