北方学院体育馆弦支穹顶施工全过程分析及节点研究

摘要

随着建筑空间对跨度的需求与日俱增，空间结构应运而生。新型的复合空间结构是现代空间结构的发展趋势，弦支穹顶结构是将网壳结构和张拉整体结构合二为一而诞生，是现代空间结构的一个典型。目前国内外专家学者对此种结构体系研究的主要集中于弦支穹顶的施工过程控制、温度效应、关键节点设计等方面。本文以2022年北京冬奥会场馆——北方学院体育馆弦支穹顶工程为背景，基于研读国内外大量相关文献，结合实际工程钢结构深化和施工中遇到的问题，对施工过程温度效应、预应力张拉过程受不同支座约束条件的影响以及撑杆上节点的构造优化等方面展开了深入细致的研究和分析，具体内容如下：
　　结合本工程特点，进行了上部网壳的安装方案比选、预应力张拉方案比选，确定了结构的总体施工方案，为工程施工奠定基础。
　　研究了弦支穹顶拉索张拉施工过程的温度效应。探讨了拉索张拉施工受温度作用的影响，提出了一种既能考虑施工过程温度变化，又能计及分阶段施工、临时支承下张拉在内的弦支穹顶预应力张拉施工全过程分析方法。研究表明，日温差较大地区，应考虑温度作用对结构张拉施工及结构性能的影响。
　　研究了弦支穹顶预应力张拉施工受不同支座约束条件的影响。通过对不同支座约束条件下的弦支穹顶进行拉索张拉施工模拟，跟踪并对比分析结构在预应力张拉施工过程中的各项参数，确定最佳约束条件。结果表明，预应力张拉施工时释放支座径向约束对结构更有利。
　　对弦支穹顶撑杆上节点的构造进行了优化与分析。首先优化了撑杆上节点的构造，并在设计使用状态和极限承载状态下，对构造优化前后节点的各项力学性能进行了详细的对比与分析。研究表明，耳板贯通形式的撑杆上节点对拉杆拉力的传递更加可靠。
　　本文解决了本工程施工过程中的关键问题和技术难题，为今后类似工程的施工提供了经验及参考。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 弦支穹顶结构体系

1.2 弦支穹顶结构的研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 弦支穹顶施工方案的比选与分析

2.1 工程概况

2.2 上部网壳安装方案比选

2.3 预应力张拉方案比选

2.4 弦支穹顶施工总体方案

2.5 本章小结

第3章 弦支穹顶施工过程温度效应研究

3.1 引言

3.2 张力补偿法基本理论

3.3 有限元模型的建立

3.4 不考虑温度作用的拉索预应力施工分析

3.5 温度作用影响分析

3.6 考虑温度作用的拉索预应力施工分析

3.7 综合对比分析

3.8 本章小结

第4章 不同支座约束条件对预应力张拉过程的影响研究

4.1 引言

4.2 有限元模型的建立及杆件的选取

4.3 张拉施工全过程对比分析

4.4 本章小结

第5章 撑杆上节点构造优化与分析

5.1 引言

5.2 弹塑性有限元分析基本理论

5.3 节点构造优化方案

5.4 有限元模型介绍

5.5 节点使用性能分析

5.6 节点极限承载状态分析

5.7 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

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