张弦桁架结构张拉过程分析与方案优化.pdf

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1、工程硕士学位论文张弦桁架结构张拉过程分析与方案优化ANALYSISANDSCHEMEOPTIMIZATIONPROCESSOFTRUSSSTRINGSTRUCTURE赵志增哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TU745.2学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开硕士学位论文（工程硕士）张弦桁架结构张拉过程分析与方案优化硕士研究生：赵志增导师：支旭东教授申请学位：工程硕士学科：建筑与土木工程所在单位：中国建筑股份有限公司技术中心答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学

2、ClassifiedIndex:TU745.2U.D.C:624DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringANALYSISANDSCHEMEOPTIMIZATIONPROCESSOFTRUSSSTRINGSTRUCTURECandidate：ZhizengZhaoSupervisor：Prof.XudongZhiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Architectureand

3、CivilEngineeringAffiliation：ChinaStateConstructionTechnicalCenterDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要上世纪80年代起，中国迈着现代化脚步一路向前，产业链的带动使得建筑业在悄无声息中得到了飞速发展，从传统的砖混结构、框架结构拓展出许多新的体系。本论文所研究的大跨度张弦桁架结构就属

4、于方兴未艾的大跨空间结构体系中的新型形式，也是现阶段空间结构的代表性体系之一。由于张弦桁架结构受力好，且具有良好的稳定性能，目前被广泛应用于体育馆、会展中心、机场等大型建筑中。张弦桁架结构是通过上弦桁架承受压弯荷载，对支座形成推力，而下部拉索对其施加拉力，两者互相作用后抵消，形成的具有自平衡功能的新型结构。目前对其结构的研究也取得了较丰富的成果，主要集中在结构使用过程中的性能研究、结构的动力特性研究等。而对于结构成形前后的节点受力、张拉方案选定等相关因素对结构最终位形的影响研究则考虑较少，因此有必

5、要对主要施工工序中的结构受力及性能进行细致探讨。张弦桁架结构施工过程中的影响因素较多，本论文将根据实际施工张拉过程中所遇到的影响结构成形的受力节点、张拉方案的优化、张拉过程中的结构变形及内力变化、施工过程以及施工完成后的健康监测重要性等进行分析，对张拉过程的影响进行讨论。本文首先介绍了张弦桁架结构的特点与分类，在张弦结构工程上的应用与发展中介绍了国内外比较典型的工程案例。然后对张弦结构的受力性能、计算理论、找形方法、施工过程分析等几个方面进行了归纳，由研究中存在的问题引出论文所要完成的工作。其次简

6、要总结了用于结构分析的几何非线性有限元理论，从基本分析方法、基本求解方法两方面介绍了该理论。其中基本分析方法包含完全拉格朗日法和修正拉格朗日法，基本求解方法中最常用的是混合法。通过北京北站、黄河口物理模型试验厅海域B厅两个张弦桁架工程施工方案，运用有限元的方法模拟了整个施工过程。结果表明，仿真模拟计算分析方法可以得到收敛并获得合理的结果，同时可以获得施工过程中的受力情况，证明本文所使用的方法及有限元软件ANSYS分析该类工程的可靠性，值得同类工程借鉴。论文最后对某钢结构试验厅（一期）工程运用有限元

7、软件ANSYS进行分析，建立了有限元模型，并根据施工方法进行了仿真分析计算，总结得出：（1）张拉施工前的节点深化分析可以为张拉施工的张力控制值设定提供依据，有利于保障后续张拉施工的安全，应成为同类施工的重要工序。（2）张拉施工方案的优化及仿真模拟与监测结果应具有一致性。通过施工过程中的监测，随时调整张拉力，对出现的应力突变、峰值过大、杆件损坏等不利因素或影响工程质量的部位及时I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文消除或调整。（3）生命健康周期监测的必要性和重要性。工程完工投入使用后，通过监测监控结构使用

8、过程中的受力情况和重要构件的数值情况发现整体平稳、波动不大，说明结构整体使用良好。以上成果对同类工程的施工具有一定的借签意义。关键词：张弦桁架结构；施工过程；预应力张拉；仿真分析；施工监测II哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractSincethe80soflastcentury,Chinahassteppedforwardwiththepaceofmodernization.Theindustrychainhasledtotherapiddevelopmentoftheco