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《索穹頂結(jié)構(gòu)施工全過(guò)程分析_張建華》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、第30卷第4期武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)Vol.30No.42008年4月JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYApr.2008索穹頂結(jié)構(gòu)施工全過(guò)程分析張建華,張毅剛(北京工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院,北京100022)摘要:采用非線性時(shí)變有限元法,對(duì)索穹頂結(jié)構(gòu)在各施工階段的力學(xué)性狀進(jìn)行了全過(guò)程跟蹤分析,得出施工過(guò)程桿件內(nèi)力和節(jié)點(diǎn)位移的演變規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明,部分桿件在施工過(guò)程中的最大內(nèi)力超出設(shè)計(jì)值的47%,得出不考慮施工過(guò)程的時(shí)變效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)偏于不安全的結(jié)論,最后為索穹頂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工提出指導(dǎo)性的建議。關(guān)鍵詞:索穹頂結(jié)構(gòu);施工全過(guò)程分析;時(shí)變力學(xué);非線性中圖分類
2、號(hào):TU393.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-4431(2008)04-0091-04ConstructionProcessAnalysisofCableDomeZHANGJian-hua,ZHANGYi-gang(SchoolofArchitectureandCivilEngineering,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100022,China)Abstract:Thestructuralcharacteristicsineveryconstructionstageofcabledomewereanalyzed.Adoptingt
3、hetheoryofnon-lineartime-varyingmechanics,thevariationsofinternalforceanddisplacementswereobtained.Numericalresultsindicatedthatmaximuminternalforceinconstructionprocesswasgreater47%thanthatindesignedstate,thepaperreachedaconclusionthatitwasnotsafetodesignifthetimevaryingeffectwasnotconsideredi
4、ntheconstructionprocessanalysis.Atlast,advicesonde-signandconstructionofcabledomeweremade.Keywords:cabledome;constructionprocessanalysis;time-varyingmechanics;nonlinear索穹頂結(jié)構(gòu)的施工全過(guò)程分析是該體系的核心問(wèn)題。施工全過(guò)程分析就是要確定各構(gòu)件所施加預(yù)應(yīng)力的大小及其施加順序,分析施工過(guò)程中各構(gòu)件的力學(xué)性狀,確保施工過(guò)程安全順利進(jìn)行。索穹頂結(jié)構(gòu)的施工成形過(guò)程分析不同于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的施工分析,傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的施工分析主要是針對(duì)剛性結(jié)
5、構(gòu),在每一個(gè)施工階段,結(jié)構(gòu)是幾何不變的,具有穩(wěn)定的形態(tài),并具有一定的剛度和承載力,而柔性的索穹頂結(jié)構(gòu)體系在最終成形和未剛化之前都具有機(jī)構(gòu)的性質(zhì),但又不是單純的機(jī)構(gòu),在整個(gè)成形過(guò)程中表現(xiàn)為存在一個(gè)剛體位移的大變形過(guò)程,并使得計(jì)算剛度出現(xiàn)奇異,這些因素使得索穹頂結(jié)構(gòu)施工過(guò)程分析較為困難。國(guó)外在這方面的研究甚[1-2]少,只有幾篇文獻(xiàn)對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行了報(bào)道,很少涉及到計(jì)算理論上的內(nèi)容。國(guó)內(nèi)研究者在假定索穹頂結(jié)[3]構(gòu)豎桿作剛體運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上,采用反分析方法對(duì)索穹頂結(jié)構(gòu)的成形過(guò)程進(jìn)行了分析。文獻(xiàn)[4]基于給定了所有非約束點(diǎn)初始位移來(lái)試圖避免剛體運(yùn)動(dòng),采用懸鏈線索單元對(duì)索穹頂結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程進(jìn)行了模
6、擬分析。文獻(xiàn)[3]和文獻(xiàn)[4]中的剛體位移運(yùn)動(dòng)假設(shè)和節(jié)點(diǎn)位移假定使得在計(jì)算方法上可以避免剛度矩陣的奇異,但都不是索穹頂結(jié)構(gòu)成形過(guò)程的真實(shí)反映,還有待于進(jìn)一步完善。針對(duì)上述的問(wèn)題,作者在計(jì)算時(shí)在索中引入初始應(yīng)變使其具有一定的剛度,有效地避免了計(jì)算剛度的奇收稿日期:2007-11-24.基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(50278004).作者簡(jiǎn)介:張建華(1980-),男,博士生.E-mail:zhangjh20002001@163.com92武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)2008年4月異,同時(shí)摒棄了豎桿剛體運(yùn)動(dòng)和節(jié)點(diǎn)位移的假設(shè)。同時(shí)將施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)看作時(shí)變結(jié)構(gòu)體系,建立了非線性時(shí)變有限元方程,考慮了前
7、一施工階段結(jié)構(gòu)的變位、幾何剛度等對(duì)后一施工階段的影響,從而能真實(shí)地反映索穹頂結(jié)構(gòu)的實(shí)際施工成形過(guò)程,為索穹頂結(jié)構(gòu)的施工安全性評(píng)估和施工方案的制定提供依據(jù)。1索穹頂結(jié)構(gòu)施工過(guò)程時(shí)變有限元分析索穹頂結(jié)構(gòu)施工過(guò)程復(fù)雜、情況多變,整個(gè)施工過(guò)程分階段完成,結(jié)構(gòu)的某些荷載如自重、施工荷載、預(yù)應(yīng)力等是在施工過(guò)程中逐級(jí)施加的,每一施工階段都可能伴隨著結(jié)構(gòu)自身體系轉(zhuǎn)換、邊界約束增減、預(yù)應(yīng)力張拉等,不同施工階段結(jié)構(gòu)具有不同的幾何形態(tài)和不同的受力狀態(tài),即在每個(gè)施工階段結(jié)構(gòu)的幾何
