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1、工作分析方法論文關(guān)于力學(xué)的論文：索穹頂結(jié)構(gòu)及其施工分析 摘要：索穹頂結(jié)構(gòu)是一種由拉索和壓桿組成、依靠施加預(yù)應(yīng)力提供剛度的柔性體系，這種結(jié)構(gòu)受力合理，結(jié)構(gòu)效率高，而且集新材料、新技術(shù)、新工藝于一身，代表了當(dāng)前空間結(jié)構(gòu)發(fā)展的最高水平。本文介紹了此種結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性能、結(jié)構(gòu)分類以及施工分析方法，同時也介紹了我國在索穹頂結(jié)構(gòu)研究開發(fā)方面的新進展?！ ￡P(guān)鍵詞：索穹頂結(jié)構(gòu)，力學(xué)特點，結(jié)構(gòu)分類，施工分析方法 1、索穹頂結(jié)構(gòu)的特點 空間結(jié)構(gòu)是一種重要的建筑結(jié)構(gòu)形式，相對于平面結(jié)構(gòu)，它具有受力合理、剛度大、重量輕、造價低，
2、形式多樣的特點。隨著科技的發(fā)展和工藝的進步，現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)逐漸由較重屋蓋體系向輕屋蓋體系、剛性體系向柔性體系發(fā)展。在這樣的背景下，索穹頂結(jié)構(gòu)應(yīng)運而生?！ ∷黢讽斀Y(jié)構(gòu)是美國著名結(jié)構(gòu)工程師D.H.Gerger根據(jù)Fuller的張拉整體結(jié)構(gòu)思想開發(fā)的一種由索、桿、膜組合而成的新型張力結(jié)構(gòu)。早在1962年，F(xiàn)uller就設(shè)想這樣結(jié)構(gòu)體系，這種體系是連續(xù)的張力網(wǎng)，網(wǎng)中存在獨立的壓桿，即“壓桿的孤島存在于拉桿的海洋中”并第一次提出了張拉整體的概念?！ ∷黢讽斀Y(jié)構(gòu)受力合理，結(jié)構(gòu)效率高，而且集新材料、新技術(shù)、新工藝于一身，
3、代表了當(dāng)前空間結(jié)構(gòu)發(fā)展的最高水平。此種結(jié)構(gòu)形式是學(xué)術(shù)界和工程界的熱點，其用鋼指標(biāo)優(yōu)異、結(jié)構(gòu)輕柔、造型美觀富于藝術(shù)感等優(yōu)點使其成為許多大跨度體育場館的建筑形式?！ ?.1索穹頂結(jié)構(gòu)的力學(xué)特點： （1）自平衡體系。在成形過程中不斷自平衡；在受荷狀態(tài)，桅桿、下端的環(huán)索和支承結(jié)構(gòu)中的鋼筋混凝土環(huán)梁或環(huán)形立體剛網(wǎng)架均是自平衡構(gòu)件?！ 。?）全張力狀態(tài)。連續(xù)的拉索使結(jié)構(gòu)處于連續(xù)的張力狀態(tài)，壓桿成為“孤島”?！ 。?）力學(xué)性能與形狀有關(guān)。與任何的柔性的索系結(jié)構(gòu)一樣，索穹頂結(jié)構(gòu)的工作機理和力學(xué)性能依賴于自身的拓?fù)湫螤睿?/p>
4、合理的結(jié)構(gòu)形狀才能帶來合理的結(jié)構(gòu)受力性能?！ 。?）預(yù)應(yīng)力提供剛度。索穹頂結(jié)構(gòu)屬于索桿結(jié)構(gòu)的一種，索在沒有施加預(yù)應(yīng)力前是沒有自然剛度的，它的剛度是由預(yù)應(yīng)力提供的。所以結(jié)構(gòu)形狀、預(yù)應(yīng)力大小及分布會對最后剛度形成影響?！ 。?）力學(xué)性能與施工方法有關(guān)系。索穹頂結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能很大程度上取決于預(yù)應(yīng)力狀態(tài)，而預(yù)應(yīng)力的形成又與施工過程直接相關(guān)?！ ?.2索穹頂結(jié)構(gòu)分類： 國外已建成的索穹頂結(jié)構(gòu)，根據(jù)其幾何拓?fù)潢P(guān)系的不同，索穹頂結(jié)構(gòu)主要有兩種： ?。?）蓋格型索穹頂 由Geiger于1986年提出，他在分析了八單元
5、索穹頂后，設(shè)計了1988年首爾奧運會體操館和射擊館。該體系又稱肋環(huán)形網(wǎng)格索穹頂，是由連續(xù)拉索和不連續(xù)受壓立柱構(gòu)成，并由預(yù)應(yīng)力提供剛度且與外環(huán)梁一起構(gòu)成自平衡結(jié)構(gòu)。荷載從中央的張力環(huán)，通過一系列的脊索、環(huán)索和斜索傳遞至周邊的壓力環(huán)。該體系具有結(jié)構(gòu)簡單，施工容易，且對施工誤差不敏感的優(yōu)點。但是蓋格體系的幾何形狀類似于平面桁架，體系平面剛度較小，內(nèi)部存在機構(gòu)，當(dāng)荷載達(dá)到一定的程度時結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)分枝點失穩(wěn)。所以此種結(jié)構(gòu)形式主要應(yīng)用于均布荷載作用下的圓形平面屋蓋。
?。?）利維型索穹頂 利維體系又成為葵花型網(wǎng)格索
6、穹頂結(jié)構(gòu)，其代表建筑為1996年亞特蘭大奧運會的佐治亞穹頂。該體系對蓋格體系索穹頂進行了三角劃分，消除了結(jié)構(gòu)存在的機構(gòu)，提高了結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性和空間協(xié)同工作能力，較好解決了索穹頂上部薄膜的鋪設(shè)和屋面自由排水等問題，同時使得索穹頂結(jié)構(gòu)能夠適用于更多的平面形狀。利維體系與蓋格體系的主要區(qū)別在于脊索和斜索的布置。蓋格體系的脊索、斜索和立柱均在同一平面內(nèi)，每個節(jié)點僅有一根斜索相連，脊索沿徑向布置，斜索、立柱與相應(yīng)的脊索構(gòu)成一豎向平面三角形；利維體系的脊索、斜索和立柱不在同一平面內(nèi)，而是構(gòu)成立體桁架。每個立柱頂?shù)墓?jié)
7、點上有2根斜索與相鄰內(nèi)環(huán)立柱底的節(jié)點相連，每個節(jié)點有4根脊索，脊索網(wǎng)的平面投影為四邊形或三角形?！ 〈送猓覈目臻g結(jié)構(gòu)研究者也提出了幾種新型索穹頂結(jié)構(gòu)形式。浙江大學(xué)以董石麟院士領(lǐng)銜的的空間結(jié)構(gòu)研究者在綜合考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)造、幾何拓?fù)?、和受力機理的基礎(chǔ)上嘗試性地提出了幾種新型索穹頂結(jié)構(gòu)形式：Kiewitt型索穹頂、肋環(huán)和葵花型重疊式組合的混合I型索穹頂、鳥巢型索穹頂。這些新型的索穹頂形式的提出豐富了現(xiàn)有索穹頂結(jié)構(gòu)形式，使我國的索穹頂研究工作不斷深入?！ ?、施工技術(shù)和施工模擬分析在索穹頂建造過程中的作用 2.
8、1施工技術(shù)的重要性 索穹頂結(jié)構(gòu)的技術(shù)要點主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)計算、節(jié)點設(shè)計與制作、施工張拉控制三個方面。我國對索穹頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)計算理論和方法進行了較深入的研究，已解決了結(jié)構(gòu)設(shè)計計算問題，同時也開展了節(jié)點設(shè)計與施工技術(shù)方面的研究，但工程應(yīng)用基本空白。主要是因為索穹頂?shù)氖┕み^程復(fù)雜，結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力變化大，結(jié)構(gòu)非線性程度大，同時結(jié)構(gòu)的剛體位移很大等諸多原因造成的，因此，大型空間結(jié)構(gòu)建造過程中的施工技術(shù)是至關(guān)重要的。 2.2施工模擬計算可以更
