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《拱支空间桁架结构稳定性及动力特性分析__开题报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、拱支空间桁架结构稳定性及动力特性分析专业：结构工程姓名：刘鹏导师：韩克平桁架拱研究背景研究目的意义工程概况研究内容与方法一、研究背景钢管拱架结构是颇具魅力的空间网格结构，是众多结构体系中的一种,在建筑结构及桥梁结构中有着广泛的应用.桁架拱形钢结构作为一种合理有效的结构体系,空间结构的卓越工作性能不仅仅表现在三维受力，而且还表现在它们通过合理的曲面形体来有效地抵抗外荷载的作用。当跨度增大时，空间结构就愈能显示出它们优异的技术经济性能。从力学的角度看,建筑结构的发展都遵循着一个基本的客观规律———“将外荷载产生的弯矩转化为构件的轴向拉压力”,从而不断地提高结构的效率.拱和桁架就是在这一
2、原理下产生的两种典型结构.拱以其独特的曲线形式实现了弯矩向轴力的转化,而桁架则通过格构的方式将弯矩转化为弦杆的轴力.所以,将拱和桁架有机结合,便形成了一种受力更为合理的新型结构形式———桁架拱.桁架拱有平面桁架拱和立体桁架拱之分.后者比前者有较大的平面外刚度。目前体育场馆、会展中心、候车(机)厅、大型机库、标志性特种结构等重要公共建筑广泛采用的屋盖结构形式。这些结构不仅跨度大，而且风格迥异，美观雄伟，深受业主与建筑师们的青睐。该课题研究的现状宏观方面；建模平台实现简单化，进程化操作，CATIA软件对复杂空间结构建模，在ANSYS软件平台开发大跨度结构设计与优化功能，方面方面；新材料
3、，新工艺运用（鸟巢，水立方）倒塌模拟问题；微观破坏问题注重对罕遇地震，结构整体稳定性，建造过程的模拟计算为了保证安全性，提高材料的利用率，减少用钢量。对复杂桁架柱节点，异性柱脚，大型多面体铸钢节点设计方法，预应力技术进行了深入的研究，很多方面达到国际水平。我国经济高速发展的同时安全事故也处于高发期，对结构安全检测，火灾危险性，长效腐蚀性的研究开始增加。此外，近几年专家学者对仿生学比较感兴趣。（树状柱，海洋贝类仿生建筑，蜻蜓翅膀）拱支网壳结构与传统网壳结构性能对比对比项目安全性整体稳定性能经济性传统网壳破坏形态多样整体失稳破坏为主要破坏形态存在整体失稳的问题对初始缺陷及外加荷载分布与
4、理论不一致较为敏感双层网壳结构用钢量较大拱支网壳具有网壳-拱两级传力体系，结构的破坏形式单一化，破坏过程具有一定的延性，从而增强了结构的安全性。拱结构抑制了网壳结构的一般失稳形式，将单层网壳结构的失稳形式限制为局部失稳；拱结构降低了单层网壳结构对初始几何缺陷及外加荷载分布与理论不一致的敏感程度相对于双层网壳结构具有重量轻、施工简单等优点，经济性佳。拱支桁架结构应用二、研究目的意义近年来,网架、网壳等大跨空间结构得到了越来越多的应用,这种结构在地震作用下的动力性能与设计也得到了众多研究者的关注我国是多地震国家,80%以上的大中城市处于地震区,因此有关大跨空间结构的抗震问题更显得突出。
5、与此同时，对大跨度结构的抗震研究还非常有限，并且很不系统，新建的很多超大跨度的结构还未经地震的考验，多是通过一些数值模拟或者模型试验来判断其抗震性能。虽然方法很多，但是由于地震的随机性以及大跨度自身的特点，导致各种方法都是各有不足，并且在考虑空间变异性的地震动输入等方面仍然存在诸多问题，因此，对大跨度钢结构进行抗震性能的研究，积累关于大跨度结构抗震方面比较有意义的结论，给工程师们提供同类型大跨度结构的抗震设计资料，从而为工程设计中的大跨度钢结构抗震设计概念、抗震设计标准和抗震措施等方面形成系统的体系提供参考等都是有积极意义。目前关于桁架拱形钢结构整体稳定性能的研究还鲜见于国内外的学
6、术期刊和会议论文中,各国钢结构设计规范尚没有相应的稳定性计算条款.。针对国内外对空间桁架屋盖系统研究的不足，本课题结合有关规范，对由空间析架组成的片盖系统的整体稳定进行一作线性有限单元的全过程分析，总结出一些对工程设计有价值的结论和建议。工程概况体育馆主体地上三层,地下一层,为钢筋混凝土框架结构;屋盖为斜置柱面形,平面由圆弧线拟合成树叶状,采用四个落地拱架作为主要承重结构,拱架之间设置立体或平面桁架作为次要结构,配以支撑体系,形成体系新颖的空间结构形式。屋盖结构东西宽96m,包括悬挑宽度为105m;南北跨度142m,是目前国内跨度最大的拱形体育馆之一,体育馆的效果图。工程设防烈度为
7、7度,场地为Ⅱ类,场地位于抗震有利地段。工程所用钢管材质为Q345B级钢,杆件用钢量1600t,单位面积用钢量92kgPm2。体育馆的效果图,拱架弦杆截面直径450,壁厚16,20和24,腹杆截面为121×415,180×6,219×10和245×12四种类型。180×6和245×12中拱和边拱之间的次桁架,包括8榀倒三角形立体桁架和两榀平面桁架。立体桁架宽2左右,桁架高度为中拱高度的一半,跨度在24m左右。研究内容(1)基于动力有限元理论，应用ansys、SAPZ0
