浅论刚性屋面板索穹顶静动力性能研究

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1、天津大学硕士学位论文刚性屋面板索穹顶静动力性能研究姓名：李红雨申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：刘锡良;韩庆华20070601摘要索穹顶结构一经问世便以其构造轻盈、造型别致、尺度宏伟、色彩明快等美学特征和所能实现的超大跨度受到了建筑师与结构工程师的青睐。本文首先回顾了索穹顶结构的结构形式及其特点，并出于降低索穹项结构的施工难度、降低结构总体造价、为结构的保温等构造措施以及结构将来的维护提供方便等目的提出刚性屋面板索穹顶方案，在分别对比了两种屋面材料——膜、压型钢板，总结两种屋面材料各自的特点及优缺点，并建立了对蒙皮

2、效应的一个整体认识，对它们进行一系列的对比后，本文最后采用以压型钢板为屋面材料建立分析模型。此外本文对索穹项现有的预应力设计方法进行了回顾，并大概介绍了其基本原理，并在此基础上提出一种新的索穹项预应力设计方法一初始扰动法，通过两个算例验证了该方法的可行性及准确性，此种方法对于弦支穹顶及索网格等张拉结构也是快捷有效的，该方法对结构的分析起到一定的简化作用，也希望能将这种柔性结构刚性化和初始扰动的分析思想用于其它结构分析方面，之后本文对索穹顶结构的预应力损失进行总结并对其预应力进行了优化。为探讨刚性屋面板索穹顶这种新方案的静动

3、力性能，本文采用通用有限元软件ANSYS，对一Geiger型刚性屋面板索穹顶模型方案及传统不考虑屋面共同作用的索穹顶方案进行静动力分析对比，考察其在对称荷载、半对称荷载、模态、地震作用等方面之间的反应差异，并在此基础上提出了结构的失效模式，且通过改善刚性屋面板的铺设方法得出其对结构受力性能的影响，并研究了预应力大小、边界条件、支撑等对其频率、振型的影响，得出了一定的规律性结论。关键词：刚性屋面板索穹项，膜，压型钢板，蒙皮效应，初始扰动法，静动力性能ABSTRACTAsthecabledomecoming0ut’duetoi

4、tslight-footedconformation,uniqueexterior,magnificentscaleandlivelycolorandSOon，theseaestheticcharacteristicsandthehugespanwhichisachievedbycabledomemakeitwinthefavorofarchitectsandstructuralengineers．Inthispaper,firstly,thestructureformsandthestructurefeaturesoft

5、hecabledomearereviewed,andOUtoftheaimsoftoreducetheconstructiondifficulty,toreducetheoverallconstructionco瓯toprovidetheconveniencesforthestructureheatpreservationandfuturemaintenance，weproposetheprojectofrigidroofcabledome，thenWecontrasttwokindofroofage-membranean

6、dprofiledsheet，andsummarizetheircharacteristicsandmerits，shortcomings，thenwegetawholeunderstandingabouteffectofskindiaphragms，afterthatweestablishthemodelthroughtheprofiledsheetastheroofage．Exceptthat,thispaperreviewstheprestresseddesignmethodaboutcabledome，introd

7、ucesitsbasicprinciple．Atthebasicofit,proposesalleWprestresseddesignmethodaboutcabledome-themethodofinitialdisturbance，bytwOexamplesWegetitfeasibilityandaccuracy,thismethodplayssomecertainsimplificationrole，WehopethethoughtofstructurerigidityandinitialdisturbanceCa

8、nbeusedinotheraspectsofstructureanalysis．Afterthat,wesummarizethelossofprestressingforceandcarrieontheoptimizationtoitsprestressingforce．Inordertodiscus