体育场管桁架大挑蓬整体稳定性分析研究

摘要

近年来，因管桁架结构建筑造型美观、传力简捷合理等优势，其在体育场大挑蓬屋盖中的应用越来越多。挑蓬整体稳定性能是体育场挑蓬承载能力的一个非常重要的因素，但现行规范条文对其整体稳定性分析的规定还不完备。因此，鉴于体育场管桁架大挑蓬结构的独特性和重要性，有必要对此种结构的整体稳定性能进行深入分析研究。
　　本文首先介绍了体育场结构的发展，综合了体育场挑蓬基本结构类型，阐释了管桁架挑蓬整体稳定性分析原理及方法。随后，以昌南体育中心体育场挑蓬为验证实例，建立了平面悬挑方案和立体悬挑方案的单榀、3榀及整体模型共6个分析模型，采用有限元软件MIDAS/GEN对各模型进行静力强度分析、线性屈曲分析、几何非线性整体稳定分析（完善结构和缺陷结构、关键构件失效），并通过对分析结果综合对比以考察体育场挑蓬整体性能、悬挑桁架空间性能对挑蓬静力及整体稳定性能的贡献作用。最后，总结以上分析结果，得出类似体育场管桁架大挑蓬的整体稳定性一般规律，以供类似研究分析及工程实践参考。
　　研究表明：体育场管桁架大挑蓬整体性能对结构静力强度性能、整体稳定性能的巨大贡献作用在立体悬挑桁架结构方案中才能真正发挥出来，在平面悬挑方案中影响不大；立体悬挑方案的综合静力强度性能及稳定性能都要强于平面悬挑方案，单榀立体悬挑桁架基本可以独立承载，可以作为体育场本身结构的第一道防线；对于类似体育场挑蓬，平面悬挑方案模型对初始缺陷敏感，而初始缺陷对立体悬挑方案模型影响不大；挑蓬基本是因悬挑桁架下弦局部平面外失稳及悬挑端部下沉位移过大而导致整体失稳；对于类似具有斜撑杆和多道环向桁架的体育场大挑蓬，斜撑杆和靠近根部的中间环向桁架对结构整体稳定性影响巨大。

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第1章 绪论

1.1 体育场挑蓬结构的发展

1.2 体育场挑蓬结构基本类型

1.3 体育场管桁架大挑蓬

1.4 本文研究的目的、意义和主要内容

第2章 体育场管桁架大挑蓬整体稳定性分析原理

2.1 整体稳定的基本概念

2.2 整体稳定性态的类型

2.3 钢结构整体稳定性分析的内容

2.4 钢结构整体稳定分析模型

2.5 钢结构系统整体稳定性验算与分析原理

2.6 整体稳定性评定方法

2.7 整体稳定性计算步骤

第3章 体育场挑蓬整体静力性能研究

3.1 工程概况

3.2 设计标准及荷载条件

3.3 结构体系和结构布置

3.4 有限元模型的建立

3.5 静力分析

3.6 本章小结

第4章 体育场挑蓬线性屈曲分析研究

4.1 立体方案整体模型线性屈曲分析

4.2 平面和立体方案各模型线性屈曲分析及比较

4.3 本章小结

第5章 体育场挑蓬非线性整体稳定分析研究

5.1 立体方案整体模型几何非线性整体稳定分析

5.2 立体、平面方案各模型几何非线性稳定分析及比较

5.3 关键构件失效对结构整体稳定性能的影响

5.4 本章小结

第6章 结论及展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献