基于索拱结构的二阶弹塑性分析

《基于索拱结构的二阶弹塑性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、东南大学硕士学位论文索拱结构的二阶弹塑性分析姓名：许玮申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：冯健20070318索拱结构的二阶弹塑性分析硕士研究生：许玮指导教师：冯健教授东南大学摘要索拱结构作为一种新型的空间结构，综合应用了刚性构件抗弯刚度高和柔性构件抗拉刚度高的特点，二者取长补短，体系自重轻，刚度和形状稳定性大，可以跨越很大的空间，在近十年来得到快速发展和应用，前景广阔。空间索拱结构一般均是由数榀平面索拱结构纵横交错布置而成，平面索拱结构的力学性能起着至关重要的作用，因此对平面索拱结构进行研究是十分必要的。随着索拱结构的广泛应

2、用，对索拱结构体系进行考虑其二阶效应的精确分析，并确定结构体系的极限承载力，这对于该新型结构体系的工程设计与应用具有重要的指导作用。本论文主要完成了以下工作：首先从概念上说明了索拱结构的结构特征、力学性能以及钢结构计算理论的研究进展情况。其次，利用稳定函数考虑梁单元的二阶效应，对梁单元的坐标转换矩阵进行详细的讨论，采用u．L．法考虑杆单元和索单元。总结了二阶弹塑性分析方法，采用精细化弹塑性铰法考虑梁单元的弹塑性，讨论了几何缺陷的处理方式，并给出了以经典的稳定函数表达的考虑杆件初始弯曲的梁单元切线刚度矩阵。采用NewtoIl-Raph

3、son迭代法求解非线性平衡方程，依据理论编写了索拱结构的二阶弹性和二阶弹塑性分析程序，分别验证了弹性梁单元、杆单元、索单元及弹塑性梁单元的可靠性。利用本程序对索拱结构进行二阶弹性分析，将均布荷载简化到撑杆上的节点与ANsYs计算得到的均布荷载下顶点荷载一位移曲线相吻合。考虑不同杆件初始缺陷幅值时索拱结构的非线性稳定分析，得出杆件初始弯曲对索拱结构的非线性承载力影响较大的结论。对索拱结构进行二阶弹塑性分析，得出整体初始缺陷对结构的极限承载力影响不大的结论。最后利用本文所编程序对索拱结构的二阶弹塑性进行了详细的分析，讨论了垂跨比、高跨比

4、、弦的预应力和面积对结构承载力、拉索应力、撑杆应力的影响。并得出索拱结构对不对称荷载较敏感，改变拉索的张拉力对索拱结构的极限承载力影响较小；索拱结构的极限荷载与垂跨比、高跨比和索的面积基本呈线性关系。垂跨比、高跨比和索的面积及张拉力越大，结构在破坏时的位移越小等结论。关键词：索拱结构，二阶弹塑性，二阶效应，初始缺陷ABSTRA(了SECoND．ORDERELASTIC．PLASTICANALYSlSoFBEAMSTRJNGSTRlUCTURECalldidate：xuWeiSupeⅣisor：Pro￡FengJi锄ABSTRACTA

5、sanewtypeofspa∞蚰Ⅻm啪，Be锄洲ngstmcnlm(Bss)p∞s豁s嚣syllⅡleticallytllecllamc蜘sticofh{gh删一bendrigidity锄dhigh删栅lrig；di吼c锄makeup∞chothe^disadV锄tageofri百d姆comp∞eIlc∞dnexible咖p∞部t．111esystcIIlh勰low日weig帆hj曲ri百d蚵alldhi曲驰abilityofshape，c锄sp锄la曙espace．Ith船b∞ndevcloped锄dapp“edrapidlyil

6、Itlle”c朋tlyteIlyea璐柚dh嚣wide舯嗍pecLGe鹏rallytllespaceBSsislaidby∞VeralplamBe锄嘶fIgs虮lctllr∞Ve币cally肌dhofizomally．"srIe∞ssarytore辩ar；chplaneBSSwhic”srr啪t啪kspertbn啦mceh勰si掣dfkanteffect∞spa∞BSS．Asl量忙widelyusedofBSS，nisofgre砒iIIlp0岫∞c∞sid鲥ng祗s∞∞d—∞懒’e廊ct卸df瑙ngi协ultimalecap口c哆’

7、ThefollowingworksIlavcbeeIIfIll矗ned、ⅣimintlⅡstllesis：Firstofall，tIles仃1Ictu心pe舳锄∞ofBSS锄dttIe勰砌stat惦quOofthe鼬ccls帅ctIIm’sc伽putaliOn也eorya聆describe正11他II’tlIeel硎cb髓melem∞tiscoI峙id硎ills衄bili蜉functjoll’detail酣disc吲0n明tllecoordinale仃龃sf打mamxisc撕edom；tlletaIlgentsti筋e辐m枷xofl

8、illke1伽ent觚dcableel砌eIItbyref碡wedlag即ngemetllodisdeduce正Methodsof骶colld-0m盯elaStic-plas吐canalysisa∞s哪marized，tlIereti