试析体内张拉成形空间网格结构下弦分析和结构自振特性研究

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1、北京工业大学硕士学位论文体内张拉成形空间网格结构下弦分析和结构自振特性研究姓名：王奎申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：张毅刚20090501摘要摘要体内张拉成形空间网格结构是由上弦梁、下弦、腹杆以及环杆等构件组成的一种新型空间结构形式，是通过对下弦管内的索施加预应力张拉成形，进而改善结构受力性能的自平衡体系。该结构是在预应力拱架结构和体内预应力钢屋架结构的基础上发展而成的一种新型空间结构体系，具有重量轻、造价低和受力合理等特点。本文的研究工作主要包括以下三部分内容：(1)模拟结构成形的过程中下弦管与索的相互作用，分析在索力的作用下下弦管的受力性

2、能和变形特点；并选取了一些参数，如下弦管截面的宽度、高度、壁厚以及下弦管的长度，分析这些参数对下弦管在结构成形过程中的承载能力的影响；然后通过之前分析得到的成果来讨论如何选择下弦管的截面。(2)在原有结构形式的基础上对结构的下弦形式进行适当改进，对比分析改进前后结构各部分的受力特点，研究了改进方案的可行性；然后又专门讨论了下弦合并数量的变化对于上弦梁受力的影响，从而为该结构的设计提出了一些建议。(3)利用ANSYS软件中的子空间迭代法，通过算例分析了体内张拉成形空间网格结构的自振频率的分布特点和其各阶振型的变化规律；然后针对不同的参数如矢跨比、刚臂部分

3、高度、腹杆数量、中心环截面和直径大小进行了参数分析，并研究了径向斜撑对结构的自振特性的影响。关键词网格结构；体内张拉成形：承载能力：下弦形式；自振特性北京工业大学工学硕士学位论文ABSTRACTInternal—prestressedreticulatedspacestructureisanovelprestressedlongspanstructure，whichiscomposedofupperchord，lowerchord，webmemberandlateralsupportmember．Theerectionofthisstructurein

4、toitsfinalconfigurationisachievedbytensioningprestressingcablespassingthroughthelowerchord，whichCanimproveitsmechanicalcharacteristics．Itisdesignedbasedonnewlyinternalpre-stressedsteelrooftrussandSTRARCH，andithastheadvantagesoflightweight，lowcostandreasonableforce．111emainconten

5、tofthispaperhavethreeaspects：(1)AftersuccessfullysimulatingtheinteractionbetweenlowerchordandCable，loadanddeformationbehaviorsofthelowerchordintheprocessofformingwereanalyzed．Thenfourparameterswerechosen：height，breadth，thickness，lengthofthelowerchord，andanalyzedtheparametereffec

6、tsbouttheload-carryingcapacityoflowerchord．Intheenddiscusshowtoselectthesectionoflowerchord．(2)Ⅲspaperprovidesflnewformoflowerchordbasedontheoriginalstructure，andanalyzesitsloadbehaviorscomparedwithoriginalforms．Thendiscusstheinfluenceontheloadbehaviorsbychangingthenumberoflower

7、chordcombination．(3)ThefreevibrationcharacteristicsofthisstructureareanalyzedinthispaperbyANSYSwiththemethodofsubspaceiteration．Throughanalysisofthedifferentparameters，suchasrise-spanratio，heightofcolumn，numbersofthewebmemberandlateralsupportmember,sectionanddiameterofcenterring

8、，theinfluenceoftheseparametersonthefreevibratio