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本文提出了一种新型大跨空间结构——辐射状体内张拉成形空间网格结构,并对其进行了初步研究。该结构是在新型体内预应力钢屋架和STRARCH结构的基础上提出来的,它具有新型体内预应力钢屋架和STRARCH结构的优点,又继承了空间结构受力合理、重量轻、造价低以及结构形式多样等优点。该结构是通过几何大变形成形的预应力钢结构,施工时张拉下弦索使上弦梁拱起成形,结构成形后下弦完全水平。
文章首先在新型体内预应力钢屋架的基础上,详细设计了辐射状体内张拉成形空间网格结构的构造,并建立了结构模型。然后,以非线性有限元理论为基础,以通用有限元分析软件ANSYS为分析工具,采用降温法对结构施加预应力,成功地模拟了结构的张拉成形过程。接着,对结构成形和受荷状态下的内力和应力进行了详细地分析,进而研究了结构的受力特点和特性。
在对结构进行全面认识的基础上,本文详细研究了杆件截面、刚臂节间数、腹杆数目、高跨比、中心环大小和中心上环的刚度等参数对结构成形和受荷的影响,总结了各参数变化时结构内力、应力和位移的变化规律,找出了影响结构性能的主要参数,并对结构各参数的设计提出建议。
本文的研究工作为进一步分析体内张拉成形空间网格结构的特点、设计试验模型、进行结构试验模拟具有一定指导意义,为全面开展这一新型结构的研究工作和结构的实施奠定了基础。