论文部分内容阅读
索穹顶结构属于新颖、轻巧的预应力空间钢结构体系,其研发和重大工程的建设得到国内外广泛重视,然而我国一直没有建成大跨度的新型索穹顶结构,主要原因之一是国外已有结构构造细节和技术细节资料得不到参考,而国内又缺少自主研发的新型结构体系和索撑节点,因此研发我国自己的新型索撑节点具有重要的理论研究意义和工程应用价值。
针对我国第一个大跨度新型索穹顶结构——鄂尔多斯伊旗体育中心索穹项结构研发的需要,本文总结了已建成预应力钢结构中索撑节点的优缺点,在此基础上提出了引入滑动轴承的新型索撑节点,从本质上改变了节点的受力特性,从而减小了摩擦带来的预应力损失。
本文通过分析索撑节点在结构中的受力特点及其设计的关键问题,设计出满足工程需要的新型索撑节点,并对其几何构造和受力特性进行了深入研究,优化了节点的整体性能。根据经典摩擦理论对钢索预应力摩擦损失的计算方法进行了研究。
利用大型有限元分析软件ANSYS对环索和索撑节点进行了带摩擦的非线性接触有限元分析,计算了索撑节点的极限承载力,研究了节点主要设计参数对钢索预应力摩擦损失的影响,得出了一些对工程设计有用的结论。
本文对应用新型索撑节点的索穹顶结构进行了1/10缩尺模型试验研究。模型试验结果检验了节点的多项设计目标。索撑节点的强度、刚度均满足设计要求。节点的安装方便快捷,大大加快了施工进度,施工张拉过程中节点的传力效果良好,有效降低了钢索的预应力损失。通过整理试验监测数据反算了预应力损失,将设计计算结果与实测数据分析结果进行了对比,并分析了预应力损失率偏大的原因。对实际工程中的索撑节点提出如下建议:索撑节点的加工制作应采用精密加工,确保节点几何尺寸严格满足设计要求;在加强加工制作精度和施工质量控制的情况下,建议索撑节点预应力损失设计取为3%~4%。