体育场拱支索拉式挑篷体型优化设计研究

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1、学校代码：10286分类号：TU352密级：公开UDC：624学号：151034工程硕士学位论文体育场拱支索拉式挑篷体型优化设计研究研究生姓名：刘海浪导师姓名：韩重庆王志明申请学位类别工程硕士学位授予单位东南大学工程领域名称建筑与土木工程论文答辩日期2018年06月07日研究方向结构工程学位授予日期2018年06月日答辩委员会主席孟少平教授评阅人S0051125-1S0051125-22018年06月07日硕士学位论文体育场拱支索拉式挑篷体型优化设计研究专业名称：建筑与土木工程研究生姓名：刘海浪导师姓名：韩重庆DissertationforMasterDegreeNo:SEU-Resea

2、rchonOptimumDesignoftheArch-cable-supportedRoofStadium’sConfigurationADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYLiuHailangSupervisedbyHanChongqingSchoolofCivilEngineeringSoutheastUniversityNanjing,P.R.ChinaJune2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的

3、研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：－东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研宄所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的一内容和

4、纸质论文的内容相致，。除在保密期内的保密论文外允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布）（包括以电子信息形式刊登授权东南大学研宄生院办理。研究生签名：：导师签名期：“々摘要体育场拱支索拉式挑篷体型优化设计研究学校名称：东南大学研究生姓名：刘海浪导师姓名：韩重庆摘要已建成的拱支索拉式体育场中，垂直、外倾以及交叉的主拱均有采用，但对于内倾主拱方面的研究及应用极少，本文以潍坊市某体育场投标方案采用的内倾式拱支索拉挑篷结构为背景工程，针对挑篷静力性能及体型参数展开研究。开发了多参数模型的自动分析处理程序在索力优化

5、、拱截面优化的基础上，通过参数化分析找出屋盖形状、索拱体型参数对索拱体系静力特性的影响，主要工作如下：1、拱支索拉式挑蓬结构为高次超静定，索力间相互影响使最优索力求解困难，以拱弯曲应变能作为优化目标，采用影响矩阵法考虑索力间相互影响，迭代求解最优索力的方法，精度和稳定性较高，为体型的参数化分析提供了可靠的基础。2、针对屋盖形状的研究发现：对两端看台屋面，若直接在内环梁上设置拉索吊挂点，会导致端部拉索效率低内力大，进而在主拱内产生很大的弯矩。将端部吊挂点设置在主看台内环梁延长线上，可以大大改善两端屋面的吊挂效果，显著降低端部拉索内力和拱弯矩，是一种更合理有效的拉索布置方式。3、拱支索拉式挑

6、篷结构体型参数众多、各参数与整体性能指标间难以用显式的函数关系表达，开发的基于MATLAB平台的多参数模型自动分析处理程序，可实现对数千个模型的自动化建模、分析、优化及结果显示，大大提高了分析效率，也为找出各参数间的相互影响提供了便利。4、对比了拉索在拱上等间距或竖直面两种布置方式，发现拉索沿竖直面布置更优。受拱边缘与外环梁相对位置所限，端部拉索需要多索共用同一外环梁上吊点。采用等间距布索时，吊挂点间距对拱承受的弯矩影响显著，需进行优化。5、针对拱高度的研究发现：拱高度在60m~95m范围内变化时，拱跨高比在1/3.8~1/2.4之间，随拱高增加，拱弯曲应变能先减小后增大，拱高80m时弯

7、曲应变能最小；随拱高增加，索拱用钢量增大，索力分布更加均匀，边索吊挂效率明显提高，但拱高超过85m后，索力不再明显变化。因此，拱高度取值范围为65m~85m，对应的拱的跨高比范围为1/3.5~1/2.68，受弯最小的拱高为80m，对应跨高比为1/2.85。6、通过对拱轴线的研究发现：拱弯曲应变能与拱轴线密切相关，拱轴线为悬链线或形状近似的抛物线时，拱弯曲应变能和用钢量最小，主拱合理倾角的可I东南大学硕士学位论文选范围也较大。7、主拱