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空间斜拉式预应力索拱结构体系是悬索杂交结构家族的新成员。在建的郑州国际会展中心展厅屋盖体系采用桅杆上的拉索分块连接跨边和跨中的预应力索拱的屋盖构件,则构成空间斜拉式预应力索拱结构体系。其中,屋盖体系的跨中部分是由张拉索及格构式劲性拱组合而成的索拱构件,1根桅杆和6根拉索组合而成1组空间斜拉系统。 这种大跨度的空间结构形式是悬索结构体系的杂交新品种,完全雷同的工程案例尚未发现。它具有合理的受力性能、良好的经济效益和优美的建筑造型,丰富了大空间结构体系,对于它的探索是向着高新建筑技术的迈进。 本文结合郑州国际会展中心展厅钢屋盖的工程案例,主要围绕以下四方面进行研究和探讨: (1) 通过对工程案例的结构体系的几何构成及结构形态的研究,探讨了此类新型空间悬索杂交结构的概念设计; (2) 以离散理论为基础,借助大型有限元通用程序ANSYS,计算在13种单工况和17种不利工况组合下的内力、支反力和变形的最大值及相应发生部位,掌握此类结构的受力变形规律; (3) 采用子空间迭代法,建立三种有限元计算模型,计算出结构前10阶频率和振型,并对分析结果加以比较,从而探讨算例中下部结构对上部屋盖的动力性能所做的贡献和悬索对上部屋盖的动力性能的影响; (4) 根据施工方案的选取,模拟施工阶段进行两阶段分析,对跨中预应力索拱结构在施工过程中的受力性能进行研究,从而探索劲性格构拱、竖向腹杆和下悬预应力张拉索的内力分布特征,为合理经济地布置主要受力构件提供理论基础。 本文采用的分析手段是建立在理论分析和实际工程计算紧密结合的基础上,同时立足于多种结构体系的协同工作效应的结果。有效克服了以往对复杂结构体系所采用的只对单独力学行为分别进行研究的方法,从而使得分析的结郑州大学硕士学位论文果更加吻合实际的工作状态。 本文所得出的结论具有一定的理论指导意义和工程应用价值,也为进一步探讨空间斜拉式预应力索拱结构体系奠定了基础。