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随着科学技术的发展和施工工艺的进步,各种外形美观、结构新颖的大跨度柔性屋盖结构被广泛的应用于体育馆、飞机库、剧场等公共建筑。索拱桁杂交穹顶结构作为一种新型的结构形式,在优化理论研究方面还存在不足。本文对该种结构的优化进行了初步的分析和研究。
首先,在大量查阅国内外文献的技术上,对穹顶结构的发展和现状进行了描述,总结了大跨度空间结构的多种分类方法。根据索拱桁杂交结构的构造,详细论述了该种新型结构的原理、特点。最后确定了论文的主要研究工作。
介绍了基于将上部刚性体系和下部柔性体系两部分结构分块的计算方法一局部分析法,可以解决索拱桁杂交结构的初始预应力确定问题。结合整体可行预应力的概念,并考虑结构自身的拓扑关系,采用平衡矩阵理论方法和线性静力分析法,对索拱桁杂交结构的初始预应力分布的确定进行简化。
局部分析法虽然能够解决初始预应力的确定问题,但是它仅仅满足了两部分连接处的力边界条件,未能满足位移边界条件,所以该种方法没能充分考虑刚性部分与柔性部分的协调作用。基于这样的思想,本文介绍了整体分析优化法,该法对初始预应力的优劣有明确的衡量标准,从而能更好的解决初始预应力的确定问题。
本文采用改进的满应力法对拱桁结构进行优化。在优化过程中,首次给出受力性能函数,并把受力性能函数和造价函数一起作为优化的目标函数。同时,考虑了构件的加工制作和施工安装等因素。
论文最后对上述研究内容及成果作了总结,并介绍了今后有待解决的其它关键问题。