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大跨度矩形钢管单层球壳钢结构应用与研究
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摘要
大跨空间结构是目前发展最快的结构类型。大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展状况是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。大跨度空间网壳结构是曲面型的网格结构,兼有杆系结构和薄壳结构的固有特性,具有受力合理,覆盖跨度大,刚度大、自重轻、造型丰富美观,综合技术经济指标好的特点,是大跨度大空间结构的主要结构形式之一,有的广阔发展前景。而矩形钢管单层球壳钢结构厚度较薄,具有简洁通透、节省投资等优点。
     上海国际会议中心球体工程,采用单层矩形钢管网壳钢结构形式,建造了直径分别为50m和38m的钢结构玻璃幕墙球体,这种大跨度的单层球壳钢结构的稳定性分析,是该工程的重点和难点。本文采用先进的理论分析软件与缩尺模型实验相结合的研究方法,对直径达到50m的矩形钢管单层钢球壳体结构进行了分析研究,表明结构几何非线性对整体稳定性的重要作用。
     鉴于我国目前有关单层网壳结构工程的设计和施工规范还处于初步探索实施阶段,所以本工程的结构计算没有准确的现成公式。在网壳结构中通常有两种类型的非线性。一种是属于材料非线性,另一种是属于几何非线性。本课题中,单层网壳属典型的几何非线性结构,主要考虑了结构的几何非线性的原因是材料控制在弹性受荷范围以内。
     为了印证理论分析和计算的正确可靠性,在同济大学结构工程与防灾研究所结构试验室进行了一系列缩尺模型的模拟加载试验,通过试验研究结构的几何非线性程度,以确认结构分析的准确性。试验表明,模型结构反应都处于弹性范围内,构件测点的应力都小于钢材设计强度。
     本文结合工程大跨度的矩形钢管结构,从抗风计算、抗震计算、温度作用计算、支座沉降作用计算、几何非线性稳定分析等方面计算荷载对结构作用,并进行几何非线性稳定分析,以确定本工程结构的合理性和经济性,为同类项目的工程设计和实施提供参考和借鉴。
Great-span interspace structure is the quickest development structure presently.Great-span construction and its core interspace structure technology development statusare the most importance symbol of nation constuction science and technology level.Great-span interspace sphere-shell structure is the bend-surface type of griddingstructure, it have pole and shell inherence characteristic. have characteristic of the powerin reason, cover with great span, great firm tolerance, light self-respect, sculpt richnessand beauty, integrate technic economy target characteristic, is the mostly structure formof great-span and great-space, have amplitude develop foreground. The great-spanrectangle steel tube monolayer sphere-shell structure have the weak thickness, andvirtue of concision open-penetrate and save on invest.
     The sphere project of International meeting-center, adopt rectangle steel tube eform.builded the separate 50m and 38m diameter steel structure glass-curtainsphere. The stability analysis of this great-space monolayer sphere-shell structur, is pivotand nodus of the project. The thesis adhibit investigate method of advanced theoreticsanalysis soft, and model experiment of reduced scale model, to analysis and study the50m diameter rectangle steel monolayer sphere-shell steel structure glass-curtainsphere, indicate the importance effect of the structure geometry non-linearity on theinteger stability
     For the sake of Confirm the reliability of theoretics analysis and calculational, putup a series of reduced scale model simulate load test at structure and defend disastergraduate school tongji university. Researched the degree of structure geometrynon-linearity through the test, in order to affirm veracity of structure analysis.The testindicate frame of the model all on elasticity, and the stress of test component all less thansteels design intension.
     The thesis count the load effect to the structure from wind-load, earthquake-load, temperature-load, branch-seat subside effect, geometry non-linearitystabilization analysis, to confirm rationality and economy of the project structure, provide reference to the same type engineering for design and actualize.
引文
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