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近十几年来,大跨度空间钢结构在国内场馆建设中的应用越来越广泛。这类结构虽然造型新颖,但受力复杂,再加上其施工方法的多样性、复杂性以及施工过程各种不确定因素的相互影响,使得结构在施工过程中的安全状态备受关注。同时,施工过程中结构的受力状态与设计要求未必完全一致。因此,为了确保工程建设安全、经济、顺利地进行,应在结构建造过程中按照客观条件确定经济合理的施工方案,并且有必要针对大跨度空间钢结构进行施工全过程模拟分析,以了解结构在施工阶段的力学特性和施工结束后的一系列相关问题。
本论文以某体育场屋盖钢结构工程为研究背景,在已有的国内外大跨度空间结构研究的基础上,分析空间钢结构施工阶段的力学特性,并通过工程建设实践,验证理论研究和有限元分析计算的准确性。论文的主要研究内容如下:
(1)运用有限元程序ANSYS中的生死单元高级分析技术,考虑两种不同的施工方案,研究不同施工顺序对结构应力分布和变形的影响;
(2)对临时支撑体系在主体结构施工阶段的静力和稳定性进行分析,研究了合拢、卸载等关键施工步骤对主体结构的安全性影响;
(3)研究了大跨度空间结构施工结束后的整体稳定性。采用了一致缺陷法模拟结构的缺陷.计算结构的几何非线性稳定性:同时考虑几何非线性和材料非线性,对结构进行弹塑性大位移分析,了解该结构的弹塑性稳定的性能,并与只考虑几何非线性稳定计算结果进行了对比分析;
(4)通过上述分析,对该工程的施工过程提供指导性意见,并为其它类似工程提供参考。