浅论2008奥运羽毛球馆新型弦支穹顶结构施工模拟及相关影响因素分析

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1、北京工业大学硕士学位论文2008奥运羽毛球馆新型弦支穹顶结构施工模拟及相关影响因素分析姓名：王敬仁申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：张爱林20080501摘要曼Ii一I。II。mI毫曼曼皇寰摘要随着国民经济的蓬勃发展，各类工程建设项目规模日益扩大，重大工程项目包括高耸结构、大跨结构、超高层结构以及一些大型复杂异形结构等日益增多，适应工程实际需要的各种新型的结构形式也如雨后春笋。弦支穹顶结构是预应力技术与空间结构体系相结合而衍生出来的新的结构形式，具有良好的受力性能。与此同时，弦支穹顶结构工程规模的扩大和结构体

2、系的复杂带来了施工过程的复杂性和安全性问题。目前，科研人员对此类结构的施工技术及施工过程中表现出的诸多力学问题越来越重视，施工过程分析己成为结构工程设计的一个重要组成部分。2008奥运羽毛球馆是目前世界上跨度最大的弦支穹顶结构，理论研究和体系创新要求高，施工难度大。本文重点将理论和技术创新与奥运重大工程建设需要相结合。本文总结了弦支穹顶结构的特点和国内外研究成果。介绍了弦支穹顶结构施工过程中采用的非线性有限元理论和求解方法。以2008年奥运会羽毛球馆比赛馆屋盖新型弦支穹顶结构和一个自建计算模型为模拟分析对象，分别用有

3、限元分析软件ANSYS和结构有限元设计研究分析软件MIDAS对上述两个模型进行有限元分析模拟。考虑施工过程中结构支座约束条件、网壳结构焊接残余应力和网壳焊接空心球节点刚度和刚域对结构起拱值和内力的影响。通过对模拟分析所得的结果对比分析可知，弦支穹顶结构在施工过程中对边界支座约束条件要求较低；由于弦支穹顶结构属于大跨度空间钢结构，结构本身对温度反应比较敏感，因此结构在焊接残余应力的影响下，施工过程中结构起拱值和杆件内力均发生了很大的变化；焊接球节点刚域同样是施工过程中重要影响因素，本文通过复合建模方法真实准确地模拟出了

4、节点刚域效果，并找出对结构的影响效果；同时对现有索撑节点进行了分析研究，找出造成节点摩擦力大的原因，提出节点改进的措施，设计出构造相对简单、更方便施工操作新型索撑节点。本文的研究成果直接应用于2008奥运羽毛球馆新型弦支穹顶结构施工。关键词：新型弦支穹顶；施工仿真；支座约束；焊接残余应力；索撑节点焊接空心球节点刚域；ABSTRACT!-；．．iil一二I一．I一_l；一----皇曼曼曼曼曼曼曼苎曼曼鼍曼曼!曼!曼!曼曼皇曼皇曼皇曼曼曼曼曼曼曼、斫ththeflourishingdevelopmentofeconomi

5、csofourcountry,thescaleofmanytypesofengineeringconstructionareexpandingandtheamountofmanyimportantprojectssuchashigh—risingbuilding，long—spanbuilding，super-spanbuilding，super-highrisingbuildingandsomeotherlargescaleandcomplexstructuresystembringoutthecomplexity

6、andallkindsofnewstructurehavemushroomedtoadapttotheactualneedsofthevariousprojects．Suspend—domestructureistheproductofmodemarchitecturescienceandtechnology．Suspend—domestructureisnewstructurestylederivedfromthecombinationprestressedtechnologyandspacestructure，h

7、asagoodstructuralbehavior．Atthesametime，forthesuspend·domestructure，thesizeoftheprojectandtheexpansionofthecomplexstructurehasbroughtthecomplexityoftheconstructionprocessandsecurityissues．Atpresent，theresearchstaffoftheconstructionofsuchstructuresandconstructio

8、ntechnologydemonstratedinthecourseofnumcrousmechanicalproblemsmoreseriously,theprocessofstructuralconstructiondesignhasbecomeanimportantpartofstructuredesign．Thesuspend-dome