大跨度空间管桁架结构性能及施工模拟分析

摘要

随着时代的发展和社会的进步，更多大跨度形式的建筑出现在人们的实践中。建筑物的跨度越来越火，结构形式日趋复杂，温度作用及地震作用成为了大跨度结构设计中不可忽视的因素。同时，在一定条件下施工因素对结构的设计起着关键性的作用。因此，对大跨度结构在温度及地震作用下的位移及应力进行分析，解决设计施工中存在的关键问题具有重要的理论意义和实际价值： 本文以西安某大学文体馆项目为背景，以大跨度空间管桁架屋盖结构为研究对象，采用SAP2000有限元软件进行模拟分析。主要研究内容及成果如下： (1)应用通用有限元分析软件SAP2000进行建横，对文体馆屋盖结构进行动力特性分析。 (2)确定结构所处场地的温度场，分析了温度-35℃至+35℃范围的均匀温度场对上部屋盖结构的影响。对结构在有温度应力参与的6种工况和无温度应力参与的2种工况进行对比分析。结果表明，温度作用对大跨度空间管桁架结构起控制作用；分析了支座不同弹簧刚度对于结构温度效应的影响。结果表明，支座刚度越低，支座刚近杆件应力越小。 (3)应用时程分析法，对屋盖结构在多遇地震作用下的内力及位移进行分析，比较了三层桁架部分和双层桁架部分关键节点的位移数据及位置，结果表明，水平地震作用(Y向)对结构起控制作用。 (4)对屋盖结构进行了二维及三维地震作用下的响应分析，并与单向地震计算结果进行对比。结果表明，三维地震作用分析结果更能反应结构的实际受力变形状况，说明本结构不宜进行简化处理分析。 (5)对屋盖结构施工安装顺序进行了研究，按照制定的三种施工方案，通过SAP2000有限元软件对结构每一施工阶段进行模拟分析，比较各方案的位移和应力计算结果，确定施工方案一为最佳方案。

目录

声明

1 绪论

1.1引言

1.2大跨度空间管桁架结构的特点

1.3大跨度空间管桁架结构研究现状

1.3.1温度应力研究

1.3.2抗震性能研究

1.3.3施工模拟研究

1.4本文研究的主要内容

2工程背景及结构动力特性分析

2.1工程背景

2.1.1结构概况

2.1.2荷载作用

2.2文体馆屋盖结构动力特性分析

2.2.1模型建立

2.2.2模态分析

2.3小结

3 文体馆屋盖结构静力分析

3.1应力比和挠度要求

3.1.1应力比

3.1.2挠度要求

3.2温度应力

3.2.1温度工况

3.2.2温度应力对整体结构的影响

3.2.3温度应力对支座反力的影响

3.2.4温度应力对杆件内力的影响

3.3支座刚度对杆件应力的影响

3.3.1支座刚度设置

3.3.2计算结果

3.4小结

4 文体馆屋盖结构在多遇地震作用下的响应分析

4.1结构地震作用分析方法

（1）振型分解反应谱法

（2）时程分析法

4.2时程法分析

4.2.1地震波的选取

4.2.2地震波及其调幅

4.3单向地震作用对结构竖向位移的影响

4.4多向地震作用下结构响应分析

4.4.1地震作用方向对位移响应的影响

4.4.2地震作用方向对内力响应的影响

4.4.3三向地震作用下结构响应对比分析

4.5小结

5 文体馆屋盖结构非线性施工模拟计算

5.1施工整体概述

5.1.1施工分段

5.1.2桁架拼装流程

5.2施工方案概述

5.2.1三种施工方案

5.2.2荷载概述

5.3施工计算模拟分析

5.3.1安装方案的确定

5.3.2三种安装方案的对比

5.4小结

6 结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献