单榀张弦梁结构受力性能的参数分析及抗震性能研究

论文摘要

随着空间大跨结构理论的发展,以及人们对建筑美观的要求,张弦梁这种结构形式得以应运而生。张弦梁结构是利用撑杆连接抗弯构件与受拉构件而形成的自平衡体系。由于其自重轻,受力合理,因此在工程上的应用越来越广泛。根据单榀张弦梁结构的不同布置形式,可分为单向张弦梁结构、双向张弦梁结构和多向张弦梁结构,其中单榀张弦梁结构的性能对整个结构的性能起主要作用,因此充分了解单榀张弦梁结构的性能非常重要。本文对张弦梁结构的分类和特点进行了总结,在此基础上列举了国内外已有的张弦梁结构工程方面的实例,对国内外关于张弦梁结构的研究现状进行了回顾和总结并对本文所作的研究进行了说明。本文针对单榀张弦梁结构,利用通用有限元软件SAP2000对张弦梁结构的几个参数即预应力大小、高跨比、垂跨比、梁拱截面惯性矩和撑杆数目的取值与结构变形及结构内力之间的关系进行分析,为此选取了一系列不同的参数,意图找出参数的取值与结构变形和结构内力之间的关系,对工程设计提供相应的参考。另外本文就单榀张弦梁结构的抗震性能进行了研究,利用振型反应谱法对张弦桁架进行抗震分析,比较了动力作用与静力作用下的不同,并采用时程分析法选取EL-Centro波和兰州波进行分析并与振型反应谱法的结果进行比较。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景——预应力空间钢结构的发展
• 1.2 张弦梁结构的概述
• 1.2.1 张弦梁结构的概念
• 1.2.2 张弦梁结构的形式及分类
• 1.2.3 张弦梁结构的特点
• 1.3 张弦结构的工程应用
• 1.4 张弦梁结构的研究现状
• 1.5 本文所做的主要工作
• 第二章 基本理论
• 2.1 张弦梁结构的形态定义和力学性能
• 2.1.1 张弦梁结构的形态定义
• 2.1.2 张弦梁的结构性能
• 2.2 张弦梁结构初始态预应力分布与大小的确定
• 2.2.1 结构预应力分析
• 2.2.2 张弦梁结构初始态预应力分布
• 2.2.3 预应力施加的大小的确定
• 2.2.4 张弦结构的找形分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 影响张弦梁受力性能参数的有限元分析
• 3.1 SAP2OOO 软件对线单元的定义
• 3.2 结构模型的建立
• 3.2.1 算例
• 3.2.2 各工况荷载计算及输入
• 3.3 预应力幅值对张弦梁受力性能的影响
• 3.4 高跨比的变化对张弦梁结构受力性能的影响分析
• 3.5 垂跨比对结构受力性能的影响分析
• 3.6 梁截面惯性矩的变化对结构受力性能的影响分析
• 3.7 撑杆的数目对结构受力性能的影响
• 3.8 本章小结
• 第四章 张弦梁结构的抗震性能研究
• 4.1 结构抗震分析理论和方法的简介
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 静力理论
• 4.1.3 反应谱分析理论
• 4.1.4 时程分析理论
• 4.2 张弦梁结构自振特性分析
• 4.2.1 相关理论的介绍
• 4.2.2 结构动力分析模型的建立
• 4.2.3 自振特性分析结果
• 4.3 反应谱分析
• 4.3.1 反应谱分析的基本理论
• 4.3.2 竖向地震响应分析
• 4.3.3 水平地震响应分析
• 4.4 时程分析法
• 4.4.1 地震时程曲线的选取
• 4.4.2 多遇地震作用下时程分析结果
• 4.4 结论
• 结论和展望
• 参考文献
• 致谢