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《長懸臂空間鋼桁架結(jié)構(gòu)抗震性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、長懸臂空間鋼桁架結(jié)構(gòu)抗震性能研究1緒論1.1選題背景近年來，隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民的精神生活不斷豐富，城市公共建筑在人民的生活中扮演起了越來越重要的作用，大量作為地方性標志的城市公共建筑迅速發(fā)展。長懸臂空間桁架結(jié)構(gòu)因其獨特的建筑造型和優(yōu)美的曲線形式，在體育場館、展覽中心、機場車站等公共建筑中得到了越來越廣泛的應用。鋼結(jié)構(gòu)因強度高，塑性韌性好，質(zhì)量輕等特點，在大跨度懸臂結(jié)構(gòu)中逐漸取代了混凝土結(jié)構(gòu)形式，近年來獲得大量應用[1]。如：深圳機場新航站樓（圖1.1）選擇了長懸臂空間鋼桁架結(jié)構(gòu)，上海體育場（圖1.2）為馬鞍形大跨度懸臂空間鋼桁架結(jié)構(gòu)，懸臂長度73.5m，為中國之最。C
2、CTV主樓（圖1.3）是復雜連體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)施工設計的核心部分也是屬于長懸臂結(jié)構(gòu)[2]。西山創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)基地（圖1.4）是立體鋼桁架在長懸臂結(jié)構(gòu)應用中的典型，整層為空間鋼桁架結(jié)構(gòu)[3]。建筑結(jié)構(gòu)是保證建筑安全的重要支撐結(jié)構(gòu)，在影響建筑安全性的各種作用中，地震作用是在地震區(qū)中的最重要的作用。地震災害是一種高破壞性、難以預報的突發(fā)性自然災害，強烈地震造成了人身生命和財產(chǎn)的重大損失。我國位于世界兩大地震構(gòu)造系的交匯區(qū)域，歷來都是地震多發(fā)的國家之一，近年來發(fā)生的汶川地震，玉樹地震以及雅安地震等更為我國的建筑抗震設防敲響了警鐘。長懸臂空間鋼桁架結(jié)構(gòu)的建筑多用于公共建筑，在社會經(jīng)濟發(fā)展以及人民生
3、活生產(chǎn)中扮演著重要的作用，一旦破壞，勢必造成重大的財產(chǎn)和人員損失。同時考慮到此類結(jié)構(gòu)需考慮多種荷載及作用、結(jié)構(gòu)復雜，特別是在高烈度區(qū)，地震響應影響因素更難以把握，因此建立適用于長懸臂空間鋼桁架結(jié)構(gòu)的抗震設計理論具有重要的現(xiàn)實意義。.1.2長懸臂空間桁架結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀國內(nèi)關于長懸臂空間桁架的研究大多以實際工程為背景，對結(jié)構(gòu)的靜力穩(wěn)定性，經(jīng)濟合理性以及抗風性能和抗震性能進行研究。劉杰等依據(jù)天津東麗湖花水會所的懸挑鋼結(jié)構(gòu)桁架觀景平臺研究了不同桁架施工及使用過程中節(jié)點彎矩的影響，認為線剛度較大的桁架以及采用節(jié)點板連接的桁架會產(chǎn)生較大的節(jié)點彎矩，應根據(jù)實際工程情況在設計中予以考慮[5]。
4、張毅剛等分析了三個實際工程，重點研究了懸臂立體桁架和懸臂網(wǎng)架雨篷結(jié)構(gòu)的抗震性能，根據(jù)研究成果對工程實際提出了一些有益的建議[6]。長懸臂空間桁架結(jié)構(gòu)的施工過程需克服臨時支承反力大，支撐拆除時卸載噸位多，桁架懸臂端部變形大等一系列問題，周光毅等針對大連國際會議中心懸挑桁架的施工條件和施工工藝，提出了組合樓板及建筑構(gòu)造面層在支撐拆除后進行施工的方案，使施工質(zhì)量更加精確[7]；而李汝波等結(jié)合某大型空間懸臂桁架結(jié)構(gòu)安裝實例，詳細闡述了該工程中吊裝設備選擇，測量控制措施和鋼桁架安裝工藝及技術(shù)要點等一系列問題[8]；張勇等則分析在施工現(xiàn)場沒有塔吊等大型吊裝機械的情況下，根據(jù)安哥拉某體育場懸
5、挑桁架屋面施工工程的結(jié)構(gòu)特點、場地條件和吊裝機械情況，制定出了一套分段拼裝,旋轉(zhuǎn)拉升的施工方案,并分析了拉升過程中的受力性能，有效地解決了小機械安裝大結(jié)構(gòu)的問題，為長懸臂空間懸臂結(jié)構(gòu)的施工提供了有益的幫助[9]。在長懸臂桁架結(jié)構(gòu)外形美觀和靜力穩(wěn)定性的基礎之上，研究人員也從未放松過對經(jīng)濟性與結(jié)構(gòu)優(yōu)化的探索。李國娟通過對三種幾何形式的懸臂鋼管拱桁架結(jié)構(gòu)進行動力彈塑性時程分析，并對比不同設防水平下結(jié)構(gòu)的抗震性能和技術(shù)經(jīng)濟指標，得出了一些有益結(jié)論，為工程設計選型提供了借鑒[10]。杜濤進行了天津東麗湖滑水會所的鋼結(jié)構(gòu)懸挑觀景平臺的施工全過程應變測試，并分析測試結(jié)果，對結(jié)構(gòu)進行了拓撲優(yōu)化
6、和界面優(yōu)化，使結(jié)構(gòu)受力和桿件布置更加合理[11]。薛曉峰根據(jù)傳統(tǒng)長懸臂結(jié)構(gòu)根部彎矩和懸臂端部豎向位移較大的特點，提出了將受力合理、傳力有效的張弦梁原理應用于長懸臂的設想，并根據(jù)實際工程，詳細分析了該類結(jié)構(gòu)的靜力穩(wěn)定性和抗震性能[12]。同時王利軍也根據(jù)焦作太極體育館屋蓋結(jié)構(gòu)特點，在受力性能分析的基礎上，提出了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一些建議[13]。因長懸臂空間桁架結(jié)構(gòu)懸挑跨度大，結(jié)構(gòu)柔的特點，一般為風敏感型結(jié)構(gòu)，大量學者對該類結(jié)構(gòu)的抗風性能進行了分析，主要集中在體形系數(shù)[14][15]，風振系數(shù)等的確定[16][17]以及風洞試驗和數(shù)值模擬[18][19]的分析，為抗風設計提供了大量的資料
7、。.2長懸臂空間鋼桁架結(jié)構(gòu)靜力特性分析2.1工程概況本論文以正在建設中的河南省某市中心體育場罩棚為研究對象，建筑剖面圖見圖2.4。作為研究典型，對西罩棚的主體結(jié)構(gòu)進行深入研究，罩棚平面圖見圖2.5。該罩棚結(jié)構(gòu)設計中采用空間鋼管桁架結(jié)構(gòu)，共24榀，縱向長約206米，橫向一榀長度大約43米。懸挑桁架的支座分為兩支腿懸臂結(jié)構(gòu)和三支腿懸臂結(jié)構(gòu)兩種，最大懸臂長度29.6米，罩棚屋面材料采用鋁鎂合金板。本工程所在地區(qū)為7度區(qū)，設計地震分組為第一組，設計基本加速度0.15g。根據(jù)我國的相應設計規(guī)范，結(jié)構(gòu)安
