新型张弦立体桁架结构的性能分析与研究

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随着人类社会的不断发展和提高,文化事业、体育、工业生产方面不断进步,人们逐步增加了对空间结构的需求,也促进了我国大跨度空间结构的快速发展。随着实际工程数量的不断增多,空间结构形式发展出越来越多的形式,相应的理论与设计技术,也在慢慢趋于完善。  近年来,随着空间钢结构和预应力技术的发展。出现了很多新型大跨度空间结构体系,张弦桁架结构便是其中之一。这种结构在充分发挥了原有管桁架结构的优良特点外,又通过引入预应力对结构的受力和变形性能进行改善。使结构更加趋于经济、合理、稳定、美观,在大跨度空间结构领域具有广阔的发展前景。  本文提出一种新型张弦立体桁架结构,以有限元理论为基础,结合空间张拉结构的几何特征,利用有限元软件SAP2000对此结构进行模拟分析。首先,利用软件对桁架结构和索结构进行形态分析,并对此结构进行静力性能分析,掌握其静力分析方法。了解此新型张弦结构的静力性能特点。其次,对此种新型结构在不同的预应力大小、矢跨比和垂跨比等参数下做具体分析,总结出预应力值、矢跨比和垂跨比等参数对此空间结构静力性能的影响规律。然后,利用模态分析确定结构的动力特性,并且应用时程分析法,研究结构预应力值、矢跨比和垂跨比等参数对结构的动力特性、地震响应的影响。最后,通过线性屈曲和非线性屈曲,分析结构的整体稳定性以及各参数对结构稳定性能的影响。分析后得出结论:结构找形后可以确定预应力值:静力作用下,在桁架结构中引入预应力后结构的受力和变形性能得到大幅度提升,挠度值明显降低;模态分析后得出结构前三阶主振型为水平振动、竖向振动和扭转振动;时程分析表明结构具有良好的抗震性能,地震响应时的内力和挠度均满足规范要求;结构的整体稳定性良好,线性屈曲因子为18.306,非线性屈曲的极限荷载值为11970KN;建议矢跨比取0.07,垂跨比取0.05,预应力值取300KN。  通过本文的分析研究,对新型张弦立体桁架结构的性能有了更深的认识,希望可以为将来的工程设计及施工提供一定的参考和依据。
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