呼和浩特体育馆屋盖结构静动力性能分析研究

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1、呼和浩特体育馆屋盖结构静动力性能分析研究HohhotStadiumRoofStructurewithStaticandDynamicPerformanceAnalysisandStudy工程领域：建筑与土木工程作者姓名：马永峰指导教师：陈志华教授企业导师：黄兆纬教授级高工天津大学建筑工程学院2017年12月摘要大跨度钢结构由于造型新颖，构造形式多变，因此在众多场馆中得到了应用。但是由于大跨度钢结构的结构形式复杂，结构跨度大、杆件及节点数目多、荷载及工况多而成为了大跨度结构的设计难点和重点。呼和浩特体育馆上层

2、屋盖结构由于跨度大、结构造型不规则，因此对该结构性能的研究很有必要。本文针对呼和浩特体育馆屋盖结构进行了详细的分析和计算，首先从建模方法入手，对结构的建模分析方法进行了研究，在此基础上对结构静动力性能、结构稳定性能以及结构风振响应进行了深入的分析。本文的主要内容如下：（1）针对此复杂的大跨结构，选取了Rhino和Grasshopper软件对结构进行参数化建模，通过合理的建模逻辑，得到了呼和浩特体育馆的整体Rhino模型。此外成功的将Rhino模型导入到MIDASGen软件中，此方法可以为类似大跨度结构建模提

3、供借鉴和参考。（2）在结构设计中，结构选型成为设计的重点和关键。选取游泳馆为参考，根据建筑造型分别建立了空间桁架模型和网壳模型，通过静力计算对结构进行了方案比选，确定了双层网壳作为结构的基本形式。又通过静力及动力抗震性能计算分析，验证了结构在静力及地震作用下应力及位移均满足规范要求；对结构进行了动力时程分析，得到结构在地震下的自振特性及地震响应规律。（3）对于此类不规则结构，结构稳定性是结构设计的关键，对呼和浩特体育馆屋盖结构进行了整体稳定性分析，通过特征值分析求得了游泳馆和综合馆在一阶模态下的特征值系数，

4、又通过几何非线性及几何-材料双非线性分析，求得了各场馆在不同分析条件下的稳定系数均满足规范要求，结构整体稳定性能良好，又对双独立结构进行整体互相作用稳定性能参数分析，得到此类结构稳定性能互相影响规律。在此基础上通过简化的双层网壳模型进行了参数分析，得到了此类结构的稳定性能变化规律，为设计和应用提供参考。（4）因为场馆地处北部地区，结构风振响应成为分析的重点。通过对游泳馆ABAQUS、MSTCAD模型进行计算，对结构进行频域法和时域法风振响应分析，得到结构的风振系数，又对综合馆进行了MSTCAD频域法计算风振

5、系数分析，得到了不同计算方法下的结构风振系数分布规律，并对此类场馆风振分析的软件选取提供了建议。关键词：空间结构,静动力分析,稳定分析,特征值,风振系数IABSTRACTLargespansteelstructurehasbeenappliedinmanystadiumsbecauseofitsnovelmodelingandchangefulstructure.However,duetothecomplexstructureformoflarge-spansteelstructure,thelargesp

6、anofstructure,thenumberofmembersandnodes,andtheloadandworkingconditions,thedesigndifficultyandkeypointoflarge-spansteelstructureisbecomingmoreandmoreimportant.ThestructureoftheupperroofofHohhotgymnasiumisveryimportantbecauseofitslargespanandirregularstruct

7、uremodeling.ThispaperdetailedanalysisandcalculationfortheroofstructureofHohhotgymnasiumwascarriedout,startingfromthemodelingmethodofstructuremodelingandanalysismethodarestudied,basedonthein-depthanalysisofthestaticanddynamicperformance,structuralstabilitya

8、ndstructureofwindinducedvibrationresponseofstructure.Themaincontentsofthispaperareasfollows:(1)inviewofthiscomplexlong-spanstructure,RhinoandGrasshoppersoftwareareselectedtoparameterizethestructure.Throughthe