双拱拉索结构计算分析

摘要

双拱拉索结构体系是指两个空间管桁架拱通过预应力索连接在一起所形成的结构体系。某市拟建一钢结构雕塑——彩虹桁架，即为双拱拉索结构体系。本文结合该工程对此类结构进行计算分析。整个结构造型新颖别致，其地面以上结构部分由两个倾斜的椭圆形管桁架拱组成，两个拱架通过预应力钢拉索连接成为一体，整体造型极具空间感、运动感和美感。但建筑结构造型复杂，体量较大，外观的别具一格给结构设计带来了一定的难度，需要进行设计计算和非线性分析。
　　为了设计此双拱拉索结构，并分析此结构的极限承载力、变形、延性等性能，采用MIDAS有限元软件对结构进行设计计算分析，主要计算分析各种荷载工况作用下的内力和变形以及温度应力、动力特性、非线性静力特性，设计整个结构，归纳出这种结构的受力特性，供类似结构设计参考。
　　本文的研究结果是结构具有合理的结构布置和合适的杆件截面。本文的研究结论有以下几方面。(1)需要取得足够多的振型数才能使得相关各方向上平动和转动的振型质量参与系数都达到90％以上。(2)温度作用对双拱拉索结构的影响较大。(3)考虑拉索的非线性和预应力，以及结构的P-δ效应，得到的内力和变形均较大。(4)结构具有较高的安全储备和足够的极限承载力。
　　本文的研究可以解决本工程的实际问题，使结构具有合理承载力和延性的同时，又具有一定的经济性。本文的研究具有实际应用价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究意义

1．2 国内外研究状况

1．2．1 国外研究状况

1．2．2 国内研究状况

1．3 本文研究的目的、研究内容和预期成果

1．3．1 本文研究的目的

1．3．2 本文研究的内容

1．3．3 本文预期的成果

第二章 双拱拉索结构的布置

2．1 双拱拉索结构简介

2．2 结构选型与杆件布置

2．3 预应力拉索的布置

2．4 本章小结

第三章 双拱拉索结构的设计分析

3．1 软件简介

3．2 模型建立

3．3 设计荷载

3．3．1 恒载

3．3．2 活载

3．3．3 雪载

3．3．4 风载

3．3．5 地震作用

3．3．6 温度作用

3．3．7 覆冰荷载

3．4 荷载组合

3．5 内力分析

3．5．1 恒载作用下的内力

3．5．2 风载作用下的内力

3．5．3 地震作用下的内力

3．5．4 温度作用下的内力

3．5．5 荷载组合下的应力

3．6 构件设计

3．7 节点区有限元分析

3．7．1 模型建立

3．7．2 网格划分

3．7．3 材料设置

3．7．4 边界条件

3．7．5 荷载输入

3．7．6 分析求解

3．7．7 结果查看

3．8 本章小结

第四章 双拱拉索结构的非线性分析

4．1 拉索的预应力取值

4．1．1 无拉索时结构的受力和变形情况

4．1．2 拉索的作用

4．1．3 索结构的三个状态

4．1．4 拉索的预应力取值

4．2 结构的几何非线性分析

4．3 结构的材料非线性分析

4．3．1 非线性中的三个准则

4．3．2 材料本构关系

4．3．3 单元材料属性

4．3．4 材料非线性分析过程

4．4 结构的静力弹塑性(Pushover)分析

4．4．1 塑性铰骨架曲线

4．4．2 耦合塑性铰

4．4．3 计算参数设置

4．4．4 弹塑性分析结果

4．5 本章小结

第五章 结论

5．1 结论

5．2 有待进一步研究的问题

参考文献

致谢

附录

作者简历