弦支叉筒網(wǎng)殼結構的理論分析與試驗研究.pdf

1、叉筒網(wǎng)殼結構是由若干組柱面網(wǎng)殼相貫而成的具有獨特建筑造型的結構體系。傳統(tǒng)的叉筒網(wǎng)殼結構變形和應力較為集中，對支座的水平推力較大，這些問題極大地限制了其工程應用。為了改善叉筒網(wǎng)殼結構的受力性能，發(fā)揮又筒網(wǎng)殼結構體系的造型特點，本文首次提出了弦支叉筒網(wǎng)殼結構體系的概念，從理論和試驗兩個方面對這種新型結構體系進行了系統(tǒng)研究，并結合新興的向量式有限元法進行了弦支叉筒網(wǎng)殼結構斷索失效全過程分析。
　　 第一章回顧了空間結構的發(fā)展歷史、分類

2、及其在國內的應用和發(fā)展，總結了弦支穹頂結構的研究現(xiàn)狀，概括了結構分析的主要方法及其發(fā)展歷史，介紹了本文的研究背景，明確了本文的研究內容。
　　 第二章歸納和總結了弦支叉筒網(wǎng)殼結構體系的結構形式，根據(jù)網(wǎng)格劃分、又筒形體、網(wǎng)殼層數(shù)、平面形狀和布索形式提出了五種不同的分類方法，并進一步討論了叉筒網(wǎng)殼施加預應力的布索方式。提出預應力叉筒網(wǎng)殼結構作為空間結構單元進行組合擴展，建成大面積屋蓋結構的構思和設想，尤其適用于現(xiàn)代火車站的大跨度無站

3、臺柱雨棚結構和多波多跨連續(xù)的工業(yè)廠房。
　　 第三章以十二邊形谷線式和脊線式弦支叉筒網(wǎng)殼為例，利用傳統(tǒng)有限元軟件ANSYS進行了結構靜動力性能分析；并對谷線式弦支叉筒網(wǎng)殼的預應力水平、桿件截面、豎桿長度、矢跨比和傾角等主要參數(shù)進行了分析；比較了谷線式、脊線式弦支叉筒網(wǎng)殼和弦支穹頂?shù)热N弦支網(wǎng)殼結構的靜力性能。
　　 第四章分別對谷線式和脊線式弦支叉筒網(wǎng)殼結構進行了穩(wěn)定性能分析；并對谷線式弦支叉筒網(wǎng)殼的預應力水平、桿件截面

4、、豎桿長度、矢跨比、傾角等主要參數(shù)進行了分析；討論了材料非線性、缺陷分布及大小對弦支叉筒網(wǎng)殼穩(wěn)定性能的影響；比較了谷線式、脊線式弦支叉筒網(wǎng)殼及弦支穹頂?shù)热N弦支網(wǎng)殼結構的穩(wěn)定性能。
　　 第五章介紹了向量式有限元法的基本原理及其計算流程，給出了桿單元的內力計算公式，并通過瞬鉸的數(shù)值算例驗證其準確性；推導了預應力作為初始內力直接參與計算的預應力兩點直線索單元及兩點拋物線索單元的內力計算公式，通過數(shù)值算例驗證了其正確性；論文將向量式

5、有限元法推廣應用于同時含有索、桿、梁單元的復雜空間結構的計算中，通過基于MATLAB的自編向量式有限元程序分析了谷線式弦支叉筒網(wǎng)殼結構的靜力性能，并與ANSYS結果進行對比，驗證了向量式有限元法在弦支又筒網(wǎng)殼結構分析中的有效性。
　　 第六章介紹了向量式有限元彈塑性材料模型及斷裂模態(tài)的建立，并通過具體的數(shù)值算例驗證了其可行性；利用向量式有限元在大變形、大位移等幾何非線性分析中的優(yōu)勢，本文將其引入到弦支叉筒網(wǎng)殼的斷索分析中得到了一