文档介绍：天津大学
硕士学位论文
大跨度钢管桁架结构优化设计分析
姓名:杨晨
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:丁阳
20070101
摘要关键词:大跨度钢管桁架,优化设计,结构方案,节点承载力,地震反应,本文以北京体育大学田径训练馆屋盖大跨度空间钢管桁架结构为工程背景将理论研究与设计计算相结合,从多方面对结构进行有限元分析分析,以达到优化结构设计的目的。⒉煌峁狗桨傅母止荑旒苡邢拊<扑隳P停杓品治霾煌峁狗案、不同钢种下的钢管桁架结构,并对结果进行比较,以确定合适的结构方案及钢种。对采用不同支承条件的桁架结构进行设计分析,比较桁架结构及下部结构的受力性能,以确定桁架与支承柱的连接方式。桁架支座节点处交汇杆件较多,与《钢结构设计规范》中所列的节点形式不完全相符,采用《钢结构设计规范》的规定对节点承载力进行了近似计算,同时采用邢拊<扑闳砑越诘承载力进行了有限元补充计算分析。扑憬峁沟淖哉衿德剩鄄旖峁沟恼穸Lü髡峁共贾煤透变围护结构的材料来改善结构的局部振型,使结构具有良好的整体刚度。分别输入天津波、.波和波,对结构进行地震反应时程分析,结果表明结构具有良好的抗震性能。捎每焖俑盗⒁侗浠凰惴ǜ慕男巢ǖ臃ㄊ的D馓锞堆盗饭菸莞结构表面节点的风速时程,并计算作用于结构的风荷载时程,对屋盖结构进行风振响应时程分析,从而获得结构的风振响应并计算结构的风振系数。风振响应
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第一章绪论研究背景及意义随着我国改革开放和国民经济形式的发展,大跨度空间结构迅速发展期来,各类体育场馆、会展中心、候机大厅、大型会堂和大跨厂房等纷纷在全国各地拔地而起,尤其是今年亚运会、各届全运会和国际比赛的促进,使集中体现空间结构优势的各类体育场馆雄伟的矗立在各大中城市,形成了该地区标志性建筑【俊当今令人瞩目的年奥运会系列体育场馆的建造更显示了社会发展对大跨空间结构的进一步需求。这些大空间甚至是超大空间建筑的安全不仅维系着成千上万人的生命安全,而且还有着重大的国际国内影响。这些都对大型空间结构的设计提出了更高的要求。本世纪以来,在土建结构领域内一个重大的进展是空间结构的出现,所谓“空间结构”是对“平面结构”相对而言,日常所采用的梁、桁架、拱等都属平面结构,其所承受的荷载以及由此而产生的内力和变形都被考虑为二维,即在一个平面内,而空间结构的荷载与内力、变形则是三维的,即作用在空间内,其结构分析也要考虑空间作用,用一般二维的假设无法得到准确的解答。由于以上的特点,空间结构可以做到高效、经济、美观,其问世以来得到了迅速的发展。空间结构的构件大部分都采用钢材。在大跨度空间结构的设计中,有几个方面是不能忽视的。首先,对位于地震区的大跨度建筑,跨度的增大和结构形式的复杂化必然会带来一些不利因素。此类建筑由于投资巨大,社会效益显著,往往是人群集合或配置重要设施的场所,一旦发生倒塌,后果不堪设想。并且,由于空间结构大多是三维空间结构体系,在荷载作用下为三向受力,受力分析复杂。因此对其进行抗震性能的研究意义重大,困难也更大。其二,大跨空间结构自重较轻、柔性大、阻尼小、自振频率较低,对风荷载比较敏感。而且,随着跨度增加和各类轻质材料的采用,风敏感性不断增强,风荷载成为大跨空间结构设计的控制荷载。长时间持续的风致振动可能使结构某些部分出现疲劳损伤,危及结构安全。《建筑结构荷载规范》.娑ǖ姆缯裣凳饕J谴佣愿卟愫透咚式峁沟难芯恐谢竦茫和高层建筑相比,大跨度空间结构的风荷载有很多自己的特点,因此需要通过风洞试验或者有效的数值模拟方法来具体分析。其三,随着结构跨度越来越大、形式越来越多、造型越来越复杂,结构中杆件与杆件的连接方式也日趋多样化,常规节点已无法满足现代结构的设计要求。节点构造的好坏对结构的传力性能、制
=峁剐问作安装、工程造价等都有相当大的影响,因此对大跨度结构中受力大、构造复杂的节点