超大跨度弦支子结构巨型曲面结构性能分析

摘要

在巨型网格结构和弦支结构的理论基础上提出了一种有杆、索、梁共同作用的新型空间杂交结构体系-弦支子结构的巨型曲面结构。这种结构是由巨型网格结构，弦支子结构及主体预应力拉索组成，文中通过有限元分析软件对结构的静动力性能进行了详细的分析。
　　通过预应力取值原则及结构优化分析结果，建立了200m跨度的弦支子结构巨型曲面结构的计算模型。与相同参数的普通巨型网格结构进行对比分析得到该结构的节点位移与杆件应力较小，同时针对该结构的各项参数进行对比分析可知，结构跨度有一定限制，矢跨比不宜过大，桁架梁高度对静力性能影响较小，预应力在取值范围内越大，结构位移及应力越小。
　　通过与普通网格结构的模态分析进行对比可知该结构的首阶自振频率较大，说明结构刚度较大，研究了跨度、矢跨比、桁架梁高度等参数对结构自振频率的影响。采用时程分析方法对弦支子结构的巨型曲面结构进行地震响应分析得出该结构以竖向振动为主，同时研究了参数变化对结构地震位移响应的影响并得出了部分杆件内力与节点位移的变化规律。
　　通过对安阳某电厂干煤棚结构与该结构进行静动力特性对比分析，可知该结构在静动力特性方面比千煤棚结构要好，同时用钢量方面要比干煤棚结构节省，因此该结构形式在此类结构中具有较好的应用价值。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 发展概况

1．1．1 巨型网格结构的发辰概况及工程应用

1．1．2 弦支结构的发展概况

1．2 弦支巨型曲面结构的研究现状

1．3 弦支巨型曲面结构的特点

1．4 选题意义及主要内容

1．4．1 研究意义

1．4．2 主要研究内容

2 非线性有限元理论基础及模型建立

2．1 有限单元法概述

2．2 杆件体系的有限单元法

2．2．1 单元的的剖分及基本假定

2．2．2 有限元基本方程的建立

2．3 空间索单元有限单元法

2．3．1 基本假定

2．3．2 计算方法

2．4 预应力值的确定及计算模型的建立

2．4．1 预应力值的确定方法

2．4．2 预应力取值的原则

2．4．3 ANSYS在结构分析中的应用及计算模型的建立

2．5 结构优化分析

2．5．1 结构优化分析的基本概念

2．5．2 结构优化分析步骤

2．5．3 计算模型的优化分析结果

2．6 本章小结

3 弦支子结构巨型网格结构的静动力分析

3．1 普通网格与弦支子结构的巨型网格结构的静力对比分析

3．1．1 静力分析的基本内容

3．1．2 节点位移对比分析

3．1．3 杆件应力对比分析

3．2 静力性能参数分析

3．2．1 主体结构跨度的影响

3．2．2 结构矢跨比的影响

3．2．3 立体桁架梁高度的影响

3．2．4 支撑方式的影响

3．2．5 预应力的影响

3．3 结构动力特性分析

3．3．1 模态分析的基本理论

3．3．2 动力特性的对比分析

3．4 动力特性参数分析

3．4．1 结构跨度参数分析

3．4．2 矢跨比参数分析

3．4．3 立体桁架梁高度参数分析

3．4．4 支承方式参数分析

3．4．5 预应力参数分析

3．5 本章小结

4 弦支子结构巨型网格结构的地震响应分析

4．1 基本理论

4．1．1 时程分析法基本理论

4．1．2 地震波的选用

4．1．3 ANSYS抗震分析的实现方法

4．2 地震响应分析

4．3 结构参数对地震位移响应的影响

4．3．1 结构跨度的影响

4．3．2 结构矢跨比的影响

4．3．3 立体桁架梁高度的影响

4．3．4 约束方式的影响

4．3．5 主体结构预应力的影响

4．4 算例分析

4．4．1 网格结构在干煤棚中的应用

4．4．2 结构对比分析

4．5 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

作者简历

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