大跨度拉索预应力单层网壳结构性能分析

论文摘要

预应力网壳结构是一种新型的空间结构,它在普通网壳结构中增设拉索并施加预应力以改善结构的受力性能,比传统的网壳结构具备跨越更大空间的能力,而且在同等设计条件下其用钢量比普通网壳结构有大幅度地节省。预应力网壳是一种具有良好应用前景的大跨度结构体系,因此对其进行深入的分析研究具有十分重要的意义。本文结合天津塘沽区碧桂园凤凰酒店预应力单层网壳结构,对大跨度预应力网壳进行结构性能研究。选择合理的数值方法模拟预应力的施加,是正确建立模型,从而得出可靠分析结果的关键。本文首先采用三种不同方式施加拉索预应力,分别计算其对结构产生的影响,三种方法结果基本一致,验证了这三种拉索预应力数值模拟方法的正确性;然后分别对结构无预应力和有预应力两种情况进行静力和模态分析,研究预应力的存在对结构位移、自振特性等产生的影响。预应力体系需要特殊节点,本文采用两种材料模型,对拉索节点进行有限元分析,并验算其安全性。反应谱法和时程分析是结构抗震设计的基本方法,本文分别采用这两种方法对局部预应力单层网壳结构进行了多维地震反应分析。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 网壳结构分析
• 1.2.1 网壳结构的计算模型
• 1.2.2 网壳结构分析方法
• 1.2.3 网壳结构的稳定性分析
• 1.3 预应力网壳的分析与研究
• 1.3.1 预应力网壳结构的分类
• 1.3.2 预应力网壳的设计内容
• 1.3.3 预应力网壳研究的主要内容
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 几种不同预应力施加方式的比较
• 2.1 基本理论
• 2.2 计算模型
• 2.2.1 工程简介
• 2.2.2 模型中单元的选取
• 2.3 索预应力不同施加方式的结果对比
• 2.3.1 索预应力施加方式介绍
• 2.3.2 计算结果比较
• 2.4 本章小结
• 第三章 拉索预应力对静力分析和模态分析的影响
• 3.1 预应力拉索相关理论
• 3.1.1 网壳的预加应力体系
• 3.1.2 预应力网壳的布索原则
• 3.2 预应力网壳结构的静力分析
• 3.2.1 预应力索单元刚度矩阵
• 3.2.2 静力平衡方程
• 3.3 预应力网壳结构的模态分析
• 3.3.1 结构固有振动特性的分析
• 3.3.2 预应力网壳结构动力分析的基本假定
• 3.4 算例分析
• 3.4.1 静力计算结果对比
• 3.4.2 荷载状态下的索拉力
• 3.4.3 模态分析结果对比
• 3.5 本章小结
• 第四章 考虑接触问题的拉索节点分析
• 4.1 接触问题相关理论
• 4.1.1 接触分析的概念和分类
• 4.1.2 面——面接触分析
• 4.1.3 几个对接触分析有重要影响的关键字
• 4.2 算例分析
• 4.2.1 算例介绍
• 4.2.2 有限元模型
• 4.2.3 两种材料模型分析结果及数据对比
• 4.2.4 螺栓连接验算
• 4.3 本章小结
• 第五章 预应力网壳结构的多维地震反应分析
• 5.1 引言
• 5.2 主要的地震反应分析方法
• 5.2.1 振型分解反应谱法
• 5.2.2 时程分析法
• 5.3 地震波的选取和调整
• 5.4 算例分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢