扁平椭球壳弦支穹顶结构力学性能研究

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弦支穹顶结构是一种新型复合空间结构体系,其结构刚度大、力学性能好,能经济合理的跨越更大的跨度。本结构在国内外已有的二十多项工程实例中,大部平面形状为圆形,平面形状为椭圆形的弦支穹顶工程应用还不多。本文以天津市宝坻区体育馆为工程背景,分析扁平椭球壳弦支穹顶结构的各项力学性能。以有限元软件MIDASGen与ANSYS为工具,对弦支穹顶结构进行了预应力优化分析,静力、动力、稳定分析以及上部屋盖钢结构与下部主体混凝土结构的整体分析,得出结构的各项力学性能。首先介绍结构选型,通过对双层网壳与弦支穹顶两种结构的对比分析以及多种矢跨比的选择分析,最终确定结构选用矢高为8m的弦支穹顶结构。确定结构具体形式后,先进行屋盖钢结构的静力分析,考虑温度作用对结构的影响,得出静力荷载作用下结构的最大应力和变形;然后对屋盖钢结构进行特征值屈曲分析及非线性分析,确定结构的失稳模态以及临界荷载系数,确定结构的稳定承载力;最后分析屋盖结构的动力性能,包括结构的自振特性以及地震作用下结构的反应,得出结构的各项动力性能。将屋盖钢结构与混凝土主体结构进行总装整体分析,得出结构的各项力学性能并与屋盖结构单独分析结果对比,得到系列成果,为以后类似工程提供参考。
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