空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工若干問(wèn)題研究.pdf

1、近十余年來(lái)，我國(guó)大跨空間結(jié)構(gòu)取得了迅猛的發(fā)展，工程實(shí)踐的數(shù)量較多，空間結(jié)構(gòu)的形式趨向多樣化。其中，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是將桿件按一定規(guī)律布置，通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接而成的一種空間桿系結(jié)構(gòu)。在眾多形式的空間結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)格緒構(gòu)是當(dāng)前發(fā)展最快，應(yīng)用最多的一種結(jié)構(gòu)形式，其相應(yīng)的理論研究和設(shè)計(jì)技術(shù)也逐步完善。但其在具體工程實(shí)踐中仍然存在著一些問(wèn)題，本文針對(duì)空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及施工方面的一些問(wèn)題進(jìn)行了分析及研究工作。 空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中桿件的數(shù)目極其龐大，在以往的設(shè)計(jì)

2、中往往是只是通過(guò)計(jì)算出每根桿件的應(yīng)力來(lái)設(shè)計(jì)桿件的截面，這只是一種針對(duì)構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)方法。事實(shí)上，在如此多的桿件中，有些桿件由計(jì)算得出的應(yīng)力雖然不大，但是一旦發(fā)生破壞，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)其余部分或整個(gè)結(jié)構(gòu)承受荷載的能力發(fā)生大幅的下降。因此，在設(shè)計(jì)中有必要將所有桿件按照桿件破壞的可能性及破壞后對(duì)整體結(jié)構(gòu)的影響程度進(jìn)行分類，以便使設(shè)計(jì)人員要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)的時(shí)候可以有側(cè)重地進(jìn)行加強(qiáng)，站在結(jié)構(gòu)的高度上考慮每一根桿件的設(shè)計(jì)。鑒于此種情況，本文提出了空間網(wǎng)

3、格結(jié)構(gòu)中桿件的健壯性影響系數(shù)ψ(χ<,1>)的概念及其數(shù)學(xué)表達(dá)式。而且，文中結(jié)合算例對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了闡述。 在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的有限元分析中，梁?jiǎn)卧蜅U單元是采用桿系有限單元法分析的基本單元，但是，由于制造和運(yùn)輸、施工過(guò)程中的影響，桿件可能或多或少地存在初彎曲。為了了解初彎曲對(duì)桿件剛度、桿件內(nèi)力的影響，本文推導(dǎo)了具有初始彎曲的桿單元的剛度方程；并經(jīng)過(guò)對(duì)單桿模型的有限元仿真分析，通過(guò)比較幾種不同缺陷下桿件的剛度變化情況說(shuō)明了初始缺陷對(duì)

4、桿件受力的影響。此外，對(duì)實(shí)際工程中存在的各種彎桿進(jìn)行了分析，推導(dǎo)了桿件的最大初彎曲的限值，并對(duì)現(xiàn)行規(guī)范考慮1/1000的初彎曲來(lái)代表受壓構(gòu)件的初始幾何缺陷是否合理進(jìn)行分析。 拉索或吊桿預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力的控制也可基于其初始缺陷長(zhǎng)度來(lái)建立?；谶@一理論，文中分析了影響矩陣法和直接迭代法這兩種根據(jù)給定的約束條件反求初始缺陷長(zhǎng)度的方法，并通過(guò)工程實(shí)例說(shuō)明了迭代求解法的精度完全能夠滿足工程要求，并且計(jì)算簡(jiǎn)便，避免了線性方程組的求解，更

5、易于被工程設(shè)計(jì)人員掌握。此外，文中還以武漢長(zhǎng)江防洪模型試驗(yàn)大廳為背景工程，將施工測(cè)試數(shù)據(jù)與理論值進(jìn)行了對(duì)比分析，證明了武漢長(zhǎng)江防洪模型試驗(yàn)大廳預(yù)應(yīng)力張拉的安全性及迭代法的準(zhǔn)確性。 胎架作為施工過(guò)程中的臨時(shí)支撐，它的受力直接關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)特別是預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的受力性能。在實(shí)際工程中，胎架的各種初始缺陷、二階效應(yīng)和胎架支座沉降等諸多因素都會(huì)造成胎架的軸向剛度隨著荷載的增加而衰減。本文通過(guò)一致缺陷模態(tài)法來(lái)模擬胎架結(jié)構(gòu)的初始缺陷，通過(guò)An