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《索穹頂結(jié)構(gòu)施工全過程分析_張建華》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、第30卷第4期武漢理工大學學報Vol.30No.42008年4月JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYApr.2008索穹頂結(jié)構(gòu)施工全過程分析張建華,張毅剛(北京工業(yè)大學建筑工程學院,北京100022)摘要:采用非線性時變有限元法,對索穹頂結(jié)構(gòu)在各施工階段的力學性狀進行了全過程跟蹤分析,得出施工過程桿件內(nèi)力和節(jié)點位移的演變規(guī)律。計算結(jié)果表明,部分桿件在施工過程中的最大內(nèi)力超出設(shè)計值的47%,得出不考慮施工過程的時變效應(yīng)對結(jié)構(gòu)設(shè)計偏于不安全的結(jié)論,最后為索穹頂結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工提出指導(dǎo)性的建議。關(guān)鍵詞:索穹頂結(jié)構(gòu);施工全過程分析;時變力學;非線性中圖分類
2、號:TU393.5文獻標識碼:A文章編號: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)的施工全過程分析是該體系的核心問題。施工全過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,分析施工過程中各構(gòu)件的力學性狀,確保施工過程安全順利進行。索穹頂結(jié)構(gòu)的施工成形過程分析不同于傳統(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剛性結(jié)
5、構(gòu),在每一個施工階段,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構(gòu)的性質(zhì),但又不是單純的機構(gòu),在整個成形過程中表現(xiàn)為存在一個剛體位移的大變形過程,并使得計算剛度出現(xiàn)奇異,這些因素使得索穹頂結(jié)構(gòu)施工過程分析較為困難。國外在這方面的研究甚[1-2]少,只有幾篇文獻對施工過程進行了報道,很少涉及到計算理論上的內(nèi)容。國內(nèi)研究者在假定索穹頂結(jié)[3]構(gòu)豎桿作剛體運動的基礎(chǔ)上,采用反分析方法對索穹頂結(jié)構(gòu)的成形過程進行了分析。文獻[4]基于給定了所有非約束點初始位移來試圖避免剛體運動,采用懸鏈線索單元對索穹頂結(jié)構(gòu)的施工過程進行了模
6、擬分析。文獻[3]和文獻[4]中的剛體位移運動假設(shè)和節(jié)點位移假定使得在計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)成形過程的真實反映,還有待于進一步完善。針對上述的問題,作者在計算時在索中引入初始應(yīng)變使其具有一定的剛度,有效地避免了計算剛度的奇收稿日期:2007-11-24.基金項目:國家自然科學基金(50278004).作者簡介:張建華(1980-),男,博士生.E-mail:zhangjh20002001@163.com92武漢理工大學學報2008年4月異,同時摒棄了豎桿剛體運動和節(jié)點位移的假設(shè)。同時將施工過程中的結(jié)構(gòu)看作時變結(jié)構(gòu)體系,建立了非線性時變有限元方程,考慮了前
7、一施工階段結(jié)構(gòu)的變位、幾何剛度等對后一施工階段的影響,從而能真實地反映索穹頂結(jié)構(gòu)的實際施工成形過程,為索穹頂結(jié)構(gòu)的施工安全性評估和施工方案的制定提供依據(jù)。1索穹頂結(jié)構(gòu)施工過程時變有限元分析索穹頂結(jié)構(gòu)施工過程復(fù)雜、情況多變,整個施工過程分階段完成,結(jié)構(gòu)的某些荷載如自重、施工荷載、預(yù)應(yīng)力等是在施工過程中逐級施加的,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),即在每個施工階段結(jié)構(gòu)的幾何
