大跨度屋盖结构的几种选型对比和改进

摘要

随着科技的日益发展，建筑的形式和功能都起到了翻天覆地的变化。大跨空间结构作为当今全世界发展最快的结构类型，代表着一个国家建筑科技的总体水平。大跨结构区分于传统结构的重要特征是其跨度很大，有的甚至达到几百米，这时为了满足要求，就需要结构有受力性能更好、更合理的空间体系。此外，大跨度建筑的经济合理，整体刚度大，外形优美，都得到了人们的青睐。本文特选择三种常见的大跨度屋盖形式:平板网架，立体管桁和预应力张弦结构，来进行对比分析，比较系统地对三种结构的空间形式、受力特性和经济指标进行了详细地阐述;并针对张弦结构的缺点进行了针对性的改进，提出了一种新颖的结构样式改进措施。
　　首先，以国内外的相关文献为指导，本文回顾了网架、管桁、张弦结构的发展历史、实际应用和研究现状，对各个结构类型的优缺点进行总结和论述。从外形、节点和受力特征上对结构进行对比分析和归纳总结。
　　本文将使用几种商业软件对结构形式进行设计和分析:MSTCAD2008软件处理网架问题，3D3S和SAP2000软件处理管桁问题和张弦问题，并对张弦改进结构进行ANSYS建模处理分析。文中将对涉及到的各种软件的设计原理和设计细节方面进行详细描述，通过各种软件的应用和对结构的详尽分析，得出对工程有实用意义的一些结论，期望给予同行的年轻工程师一些建议和参考。
　　在各种大跨结构发展日趋完善的今天，如何获得经济、合理的结构构型是值得全体设计人员思考的重要问题。在设计过程中，采取何种样式、何种约束条件限制结构的合理受力、如何扬长避短优化各根杆件的作用，是作为一个工程设计优劣的重要评判指标之一。本文第三章对不同类型的结构形式进行分析对比，在已有文献和规范的结论支持上，做出最合理的构件布置，在满足限值约束基础上分析它们的静力性能，比较其经济性指标。第四章在完成结构对比分析和工程设计的基础上，将对改良结构形式进行有限元模拟和受力分析，结果将验证理论优化的可行性与正确性，增强了结构设计的安全性和经济性。
　　论文的最后，将对以上研究内容和分析结论进行整合汇总。大跨空间结构作为一种创新、开放形式的结构类型，今后将取得更科技更优质的改进与创新！