天津博物馆大跨度网壳现场应变测试与结构静、动力性能分析

摘要

为了确保结构在施工期间的质量和安全，本文对天津博物馆大跨度双层球面网壳在屋顶施工期间进行了应变测试，得出了部分有代表性的杆件在屋顶施工过程的实际受力状况。 在八种工况下，采用ANSYS对天津博物馆大跨度网壳进行非线性有限元分析，并和测试结果进行了对比分析，计算结果与实测值吻合比较理想，证明了ANSYS有限元分析的可靠性，同时可以推断现场测试工作比较成功。根据分析结果可以得出，结构的在多种荷载组合下都具有良好的受力性能，特别是结构采用了板铰支座等新技术后，结构被设计成可“呼吸”结构体系，使得结构在可靠传递竖向荷载同时能有效地释放了温度应力和不利弯矩。为进一步了解板铰支座的性能，对结构所采用的板铰支座进行了非线性有限元分析，并对比分析了该结构在采用板铰支座和刚性支座下的受力性能，证明板铰支座在大跨度空间结构中具有优越的性能。 采用ANSYS模态分析模块分析了该结构的动力特性，得出结构振型、周期和频率。最后分别就考虑和不考虑行波效应，采用ANSYS中的瞬态分析模块分析了结构在一维和三维地震激励下的位移和内力响应，得出了结构在地震作用下的性能。结构在考虑行波效应的三维地震激励下位移、内力响应最大，说明重要的大跨度空间结构考虑三维行波效应是必要的。

目录

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第一章绪论

1.1网壳结构的发展过程、类型和特点

1.1.1网壳结构的发展过程

1.1.2网壳结构的类型和特点

1.2网壳结构理论研究现状

1.3现场测试意义

1.4本文完成的主要工作

第二章天津博物馆大跨度网壳及其应变测试

2.1工程概况

2.2网壳现场应变测试

2.2.1测试工况

2.2.2测点布置

2.2.3测试仪器

2.2.4测试结果

2.2.5数据整理与分析

2.3小结

第三章结构静力性能分析

3.1计算模型及计算方法

3.1.1 ANSYS模型介绍

3.1.2等截面直线空间梁单元简介

3.1.3计算方法

3.2.现场实测结果与有限元分析结果对比分析

3.3结构在八种工况下的静力性能分析

3.3.1主要荷载

3.3.2荷载组合

3.3.3结构静力性能分析

3.4板铰支座在结构中的应用及其性能

3.4.1结构支撑体系

3.4.2板铰支座基本理论及其非线性有限元分析

3.4.3结构采用板铰支座和刚性支座的对比分析

3.4.4板铰支座的优越性

3.5小结

第四章采用ANSYS的结构动力特性分析

4.1结构动力特性分析基本原理

4.2结构动力特性分析

4.3小结

第五章采用ANSYS的结构地震响应分析

5.1地震反应分析方程

5.2计算采用的地震波

5.3结构在一致地震激励下的响应

5.4结构在非一致地震激励下的响应

5.5小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

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