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我国大跨度空间结构近十余年来取得了迅猛的发展。工程实践的数量较多,空间结构的型式趋向多样化,相应的理论研究和设计技术也逐步完善。20世纪90年代以后,随着大跨度公共建筑兴建的需要,预应力技术与空间钢结构找到了结合点,发展迅速,创造出多种空间钢结构新体系。预应力索结构以其高效的结构性能,简洁、轻巧的截面,良好的组合性(能和杆、梁、板和膜组成杂交结构),在空间结构中格外引人瞩目。
该文对索结构进行了分类,使之更好理解索结构形式,分辨、分析出彼此之间的区别、联系、适用范围及结构性能的优缺点,概括出索结构的特点。
随后给出索结构非线性有限元基本公式,简要介绍了非线性方程组求解。并进行了单索的解析计算的推导,给出了索垂度的处理方法。
形态分析是柔性结构体系中特有的分析步骤,也是柔性体系分析的重点、难点。本文介绍了几何稳定性、平衡矩阵、自应力模态、机构位移等概念,并阐述它们之间的相互关系。介绍三种找形方法:非线性有限元法、力密度法、动力松弛法。
该文重点分析了弦支穹顶的力学性能。弦支穹顶结构是近几年发展起来的张拉整体与网壳杂交结构体系,具有受力合理、制造施工简单、运输方便,技术经济指标优越,且建筑造型极富时代气息等特点。弦支穹顶结构的研究、应用及推广在我国尚处于起步阶段,所以研究其受力性能对工程实践指导具有重要的现实意义。
该文对弦支穹顶进行了详细的静力、稳定性及动力性能分析。提出了环索预拉力的设定步骤。提出了“分担比”的概念,以此考察上下层的刚度配合。并进行了影响静力性能的各参数分析,对其进行了地震时程分析,并与其它地震计算方法进行比较,得到一些有指导意义的结论。最后还简要介绍了地震波频谱分析理论。