【摘 要】
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近二十年来,弦支穹顶结构在我国得到了大力推广,已经在十几项重要工程项目中得到应用,其结合了单层球面网壳与张拉结构各自的长处,通过竖向杆件将上部球壳与拉索体系连接到一
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近二十年来,弦支穹顶结构在我国得到了大力推广,已经在十几项重要工程项目中得到应用,其结合了单层球面网壳与张拉结构各自的长处,通过竖向杆件将上部球壳与拉索体系连接到一起。作用在球壳上的荷载借着撑杆传至下部拉索,拉索通过支撑环梁将力传递给支座,从上到下的传力机制简化了传力途径,使结构受力更为有效。弦支穹顶结构的发展离不开科研工作者们的潜心研究,本文在了解了国内外科研成果的基础上确定了两大研究方向,一是静力性能分析;二是风振特性研究。首先,使用Adina对跨度为30m、45m、60m的弦支穹顶结构进行了参数化分析,改变跨度、撑杆高度、布索形式、矢跨比及预应力设置,考察支反力最大值、竖向变形最大值、上部单层网壳杆件的轴力、竖向撑杆压力以及下部拉索体系受力的变化情况,找到影响结构静力性能的主因,提出合理的参数值。分析过程中发现,各类参数之间具有关联性,例如,矢跨比对小跨度结构的改善作用更大;预拉力太小时,无法通过增大矢跨比来减小杆件轴力,所以在从事弦支穹顶结构设计工作时需要综合考虑参数间的作用,来确定结构的各项参数值。然后,针对近地风荷载的特性和风工程研究方法作了简单的介绍,详细阐述了流固耦合研究的理论基础,给出了结构和流体的动力学控制方程、边界条件及两种耦合求解方法。最后,使用Adina有限元软件的FSI(流体-固体耦合作用)模块对跨度为30m,矢跨比为1/4、1/5、1/6的弦支穹顶结构进行了流固耦合作用的模拟。计算屋盖在不同矢跨比和入口风速下的位移响应、风振系数和风压分布系数,建议风振系数取1.3,由于整个屋盖不同区域风压分布差异较大,建议在实际工程设计中分区域考虑屋面的风压分布,保证建筑的安全性和经济性。
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