弦支穹顶的有限元分析研究

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弦支穹顶是一种新型复合空间结构体系。它应用了张拉整体的思想,将单层网壳和预应力拉索巧妙的结合起来,使弦支穹顶的受力性能比单层网壳有很大的改善,结构的整体刚度比单层网壳有很大提高,因此可以跨越更大的跨度。是一种值得推广的新型结构体系。本文首先介绍了弦支穹顶结构的产生背景、基本原理以及国内外的研究现状和已经取得的研究成果。然后运用非线性有限单元法推导了空间铰接杆单元的刚度矩阵和平衡方程。介绍了方程的求解方法和收敛准则。论述了弦支穹顶的非线性屈曲问题。简述了结构的抗震设计方法和它的动力反应问题。本文对一个跨度为44米的弦支穹顶进行了分析计算。对它进行了非线性静力分析,在分析的基础上,合理确定了拉索的预应力值。并对在不同的外荷载及不同的预应力作用下弦支穹顶的杆件内力及支座位移进行了分析对比。从计算结果来看,对下弦的环向拉索施加预应力能够大大减小弦支穹顶的支座位移,提高了结构的整体刚度和稳定性。对弦支穹顶进行了非线性屈曲分析。对不同支承条件下弦支穹顶的杆件内力和曲屈性能的变化进行了对比分析。最后,本文对取得的计算结果进行了研究总结,对弦支穹顶的受力性能作了进一步探讨,展望了未来弦支穹顶广阔的发展和应用前景。
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