长悬臂空间钢桁架结构抗震性能研究

《长悬臂空间钢桁架结构抗震性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、长悬臂空间钢桁架结构抗震性能研究1绪论1.1选题背景近年来，随着国民经济的不断发展，人民的精神生活不断丰富，城市公共建筑在人民的生活中扮演起了越来越重要的作用，大量作为地方性标志的城市公共建筑迅速发展。长悬臂空间桁架结构因其独特的建筑造型和优美的曲线形式，在体育场馆、展览中心、机场车站等公共建筑中得到了越来越广泛的应用。钢结构因强度高，塑性韧性好，质量轻等特点，在大跨度悬臂结构中逐渐取代了混凝土结构形式，近年来获得大量应用[1]。如：深圳机场新航站楼（图1.1）选择了长悬臂空间钢桁架结构，上海体育场（图1.2）为马鞍形大跨度悬臂空间钢桁架结构，悬臂长度73.5m，为中国之最。C

2、CTV主楼（图1.3）是复杂连体结构，结构施工设计的核心部分也是属于长悬臂结构[2]。西山创意产业基地（图1.4）是立体钢桁架在长悬臂结构应用中的典型，整层为空间钢桁架结构[3]。建筑结构是保证建筑安全的重要支撑结构，在影响建筑安全性的各种作用中，地震作用是在地震区中的最重要的作用。地震灾害是一种高破坏性、难以预报的突发性自然灾害，强烈地震造成了人身生命和财产的重大损失。我国位于世界两大地震构造系的交汇区域，历来都是地震多发的国家之一，近年来发生的汶川地震，玉树地震以及雅安地震等更为我国的建筑抗震设防敲响了警钟。长悬臂空间钢桁架结构的建筑多用于公共建筑，在社会经济发展以及人民生

3、活生产中扮演着重要的作用，一旦破坏，势必造成重大的财产和人员损失。同时考虑到此类结构需考虑多种荷载及作用、结构复杂，特别是在高烈度区，地震响应影响因素更难以把握，因此建立适用于长悬臂空间钢桁架结构的抗震设计理论具有重要的现实意义。.1.2长悬臂空间桁架结构的研究现状国内关于长悬臂空间桁架的研究大多以实际工程为背景，对结构的静力稳定性，经济合理性以及抗风性能和抗震性能进行研究。刘杰等依据天津东丽湖花水会所的悬挑钢结构桁架观景平台研究了不同桁架施工及使用过程中节点弯矩的影响，认为线刚度较大的桁架以及采用节点板连接的桁架会产生较大的节点弯矩，应根据实际工程情况在设计中予以考虑[5]。

4、张毅刚等分析了三个实际工程，重点研究了悬臂立体桁架和悬臂网架雨篷结构的抗震性能，根据研究成果对工程实际提出了一些有益的建议[6]。长悬臂空间桁架结构的施工过程需克服临时支承反力大，支撑拆除时卸载吨位多，桁架悬臂端部变形大等一系列问题，周光毅等针对大连国际会议中心悬挑桁架的施工条件和施工工艺，提出了组合楼板及建筑构造面层在支撑拆除后进行施工的方案，使施工质量更加精确[7]；而李汝波等结合某大型空间悬臂桁架结构安装实例，详细阐述了该工程中吊装设备选择，测量控制措施和钢桁架安装工艺及技术要点等一系列问题[8]；张勇等则分析在施工现场没有塔吊等大型吊装机械的情况下，根据安哥拉某体育场悬

5、挑桁架屋面施工工程的结构特点、场地条件和吊装机械情况，制定出了一套分段拼装,旋转拉升的施工方案,并分析了拉升过程中的受力性能，有效地解决了小机械安装大结构的问题，为长悬臂空间悬臂结构的施工提供了有益的帮助[9]。在长悬臂桁架结构外形美观和静力稳定性的基础之上，研究人员也从未放松过对经济性与结构优化的探索。李国娟通过对三种几何形式的悬臂钢管拱桁架结构进行动力弹塑性时程分析，并对比不同设防水平下结构的抗震性能和技术经济指标，得出了一些有益结论，为工程设计选型提供了借鉴[10]。杜涛进行了天津东丽湖滑水会所的钢结构悬挑观景平台的施工全过程应变测试，并分析测试结果，对结构进行了拓扑优化

6、和界面优化，使结构受力和杆件布置更加合理[11]。薛晓峰根据传统长悬臂结构根部弯矩和悬臂端部竖向位移较大的特点，提出了将受力合理、传力有效的张弦梁原理应用于长悬臂的设想，并根据实际工程，详细分析了该类结构的静力稳定性和抗震性能[12]。同时王利军也根据焦作太极体育馆屋盖结构特点，在受力性能分析的基础上，提出了结构优化的一些建议[13]。因长悬臂空间桁架结构悬挑跨度大，结构柔的特点，一般为风敏感型结构，大量学者对该类结构的抗风性能进行了分析，主要集中在体形系数[14][15]，风振系数等的确定[16][17]以及风洞试验和数值模拟[18][19]的分析，为抗风设计提供了大量的资料

7、。.2长悬臂空间钢桁架结构静力特性分析2.1工程概况本论文以正在建设中的河南省某市中心体育场罩棚为研究对象，建筑剖面图见图2.4。作为研究典型，对西罩棚的主体结构进行深入研究，罩棚平面图见图2.5。该罩棚结构设计中采用空间钢管桁架结构，共24榀，纵向长约206米，横向一榀长度大约43米。悬挑桁架的支座分为两支腿悬臂结构和三支腿悬臂结构两种，最大悬臂长度29.6米，罩棚屋面材料采用铝镁合金板。本工程所在地区为7度区，设计地震分组为第一组，设计基本加速度0.15g。根据我国的相应设计规范，结构安