张弦巨型网格结构特性研究

论文摘要

根据巨型网格结构和张弦梁结构的各自特点本文提出了一种新的结构型式为张弦巨型网格结构。这种结构是由巨型网格结构、格构式撑杆和预应力钢索组成。文中将从结构的静力和动力两个方面对这种结构型式进行研究,应用非线性有限元理论,通过ANSYS计算软件的二次开发功能进行分析计算,主要内容如下:静力性能研究包括两部分内容:一、通过与巨型网格的应力位移对比分析得出该结构的位移和应力较小;二、对两种结构的用钢量分析得出在跨度大于120m时张弦巨型网格结构更为经济;三、通过参数分析可得出预应力越大,结构刚度越大;矢跨比越大,结构刚度越小:主体结构大网格数,结构刚度越大等结论。动力性能研究包括模态分析和地震分析:一、通过与巨型网格结构的模态分析,得出该结构的频率较大,并且对组合结构进行参数分析,包括预应力、矢跨比、主体结构大网格数的影响;二、张弦巨型网格结构的地震分析采用时程法分析理论,对结构的位移时程对比分析,动力性能分析的结果更加说明了静力分析得正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题的背景
• 1.2 发展历史
• 1.2.1 巨型网格结构发展历史
• 1.2.2 张弦梁结构发展历史
• 1.3 张弦巨型网格结构组成部分的结构特点
• 1.3.1 巨型网格结构的特点
• 1.3.2 张弦梁的结构的特点及工作机理
• 1.4 研究现状
• 1.4.1 巨型网格结构静动力分析理论的研究现状
• 1.4.2 巨型网格结构的研究现状
• 1.5 本文的研究意义和主要工作
• 1.5.1 存在的问题
• 1.5.2 本文的研究意义
• 1.5.3 本文的主要研究工作
• 2 张弦巨型柱面网格结构的静力分析
• 2.1 引言
• 2.2 空间杆单元非线性有限单元法
• 2.2.1 基本假定
• 2.2.2 平衡方程的建立
• 2.3 空间索单元非线性有限单元法
• 2.3.1 计算方法
• 2.3.2 预应力取值原则
• 2.4 有限元模型的建立
• 2.4.1 APDL参数化建模及其二次开发
• 2.4.2 单元的选择
• 2.4.3 模型的建立
• 2.5 算例分析
• 2.5.1 巨型网格结构模型
• 2.5.2 张弦巨型网格结构模型
• 2.5.3 优化分析基本理论
• 2.5.4 结构的优化分析
• 2.6 巨型网格结构和张弦巨型网格结构的位移应力对比分析
• 2.6.1 位移对比分析
• 2.6.2 应力对比分析
• 2.7 巨型网格结构和张弦巨型网格结构的用钢量对比分析
• 2.8 张弦巨型网格结构静力性能的参数分析
• 2.8.1 初始预应力对张弦巨型网格结构静力性能的影响
• 2.8.2 主体结构矢跨比对张弦巨型网格结构静力性能的影响
• 2.8.3 主体结构大网格数量对张弦巨型网格结构静力性能的影响
• 2.9 结论
• 3 张弦巨型网格结构的自振特性分析
• 3.1 结构的自振频率与振型
• 3.2 计算方法
• 3.3 组合结构的自振特性分析
• 3.3.1 巨型网格结构的自振特性
• 3.3.2 张弦巨型网格结构的自振特性
• 3.4 张弦巨型网格结构自振特性的参数分析
• 3.4.1 初始预应力对组合结构自振特性的影响
• 3.4.2 主体结构矢跨比对张弦巨型网格结构自振特性的影响
• 3.4.3 主体结构大网格数量对张弦巨型网格结构自振特性的影响
• 3.5 结论
• 4 张弦巨型网格结构的地震响应分析
• 4.1 引言
• 4.2 基本理论
• 4.2.1 时程分析方法的基本理论
• 4.2.2 地震波的选择
• 4.2.3 ANSYS中的抗震分析方法
• 4.3 张弦巨型网格结构的地震响应分析
• 4.4 张弦巨型网格结构的地震响应参数分析
• 4.4.1 不同初始预应力对结构的影响
• 4.4.2 主体结构跨比对结构的影响
• 4.4.3 主体结构大网格数对结构的影响
• 4.5 结论
• 5 结论与展望
• 5.1 本文的主要工作、创新点及主要结论
• 5.1.1 本文的主要工作
• 5.1.2 本文的主要结论
• 5.1.3 本文的创新点
• 5.2 本文的进一步展望
• 致谢
• 攻读硕士学位期间公开发表的学术论文
• 参考文献