斜拉网架结构体系静力分析及施工模拟研究

摘要

随着社会经济的发展，工业生产以及文化、体育事业的不断进步，社会对空间结构尤其是大跨度高性能空间结构的需求大大增加了。针对这一需求，本文探讨一种将斜拉桥思想应用在空间网架中的新型斜拉网架结构体系，并分析了该结构体系的受力状态，以期提高其跨度水平。由于斜拉网架结构体系中索张拉顺序等因素的不确定性，本文无法采用传统结构试验对其进行研究。而计算机仿真能够模拟各种不确定因素的影响，可以反复对结构体系进行受力分析，所以本文采用计算机仿真的方法对斜拉网架进行静力分析。仿真分析最终得到了斜拉网架在使用阶段和施工阶段拉索内的预应力值，以及这两个状态下的位移值，主要内容有： 本文对使用状态下的斜拉网架进行计算机仿真分析，根据斜拉网架杆件的内力分布规律，分批调节索内预应力，直至所有的上、下弦杆内力减小到限定的范围内，最终得到斜拉网架中索的合理预应力值，随后分析了斜拉网架在合理预应力作用下杆件的内力分布规律，并指出该体系有待改进的地方。为了提高斜拉网架的跨度水平，本文提出将轻质高强材料--碳纤维索引入到该结构体系中，因为碳纤维索轻质高强、下垂度小、热膨胀系数小，与钢索相比，能够大幅度减小结构自重，从而减小杆件内力和索内预应力值。采用逐级降低荷载的方法对斜拉网架进行仿真分析，最终得到自重状态下斜拉网架中索内的预应力值，并分析了该状态下杆件的内力分布情况以及结构体系的反拱规律。

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 预应力空间钢结构的诞生和发展

1.3 预应力空间钢结构的特点

1.4 预应力空间钢结构的类型及典型工程

1.5 结构体系及研究方法

1.6 本文主要研究工作

第二章 有限元理论及计算机仿真程序设计

2.1 引言

2.2 自动格子机理论

2.3 斜拉网架结构体系有限单元法

2.4 计算机仿真程序设计

第三章 斜拉网架结构初步设计

3.1 斜拉网架结构基本单元

3.2 斜拉网架结构体系

3.3 屋面材料选用

3.4 斜拉网架结构尺寸、厚度及支承形式

第四章 斜拉网架结构体系静力分析

4.1 引言

4.2 斜拉网架结构体系(不加索的情况)在自重和荷载作用下静力分析

4.3 斜拉网架结构体系在使用阶段的静力分析

4.4 斜拉网架结构体系在自重作用下的静力分析

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢