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

1、近十余年來，我國大跨空間結(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題，本文針對空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的設(shè)計及施工方面的一些問題進(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

2、中往往是只是通過計算出每根桿件的應(yīng)力來設(shè)計桿件的截面，這只是一種針對構(gòu)件的截面設(shè)計方法。事實(shí)上，在如此多的桿件中，有些桿件由計算得出的應(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)計中有必要將所有桿件按照桿件破壞的可能性及破壞后對整體結(jié)構(gòu)的影響程度進(jìn)行分類，以便使設(shè)計人員要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)的時候可以有側(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。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)合算例對這一問題進(jìn)行了闡述。 在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的有限元分析中，梁單元和桿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)過對單桿模型的有限元仿真分析，通過比較幾種不同缺陷下桿件的剛度變化情況說明了初始缺陷對

4、桿件受力的影響。此外，對實(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，并對現(xiàn)行規(guī)范考慮1/1000的初彎曲來代表受壓構(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度來建立?；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度的方法，并通過工程實(shí)例說明了迭代求解法的精度完全能夠滿足工程要求，并且計算簡便，避免了線性方程組的求解，更

5、易于被工程設(shè)計人員掌握。此外，文中還以武漢長江防洪模型試驗(yàn)大廳為背景工程，將施工測試數(shù)據(jù)與理論值進(jìn)行了對比分析，證明了武漢長江防洪模型試驗(yàn)大廳預(yù)應(yīng)力張拉的安全性及迭代法的準(zhǔn)確性。 胎架作為施工過程中的臨時支撐，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造成胎架的軸向剛度隨著荷載的增加而衰減。本文通過一致缺陷模態(tài)法來模擬胎架結(jié)構(gòu)的初始缺陷，通過An