操小峰[1]2004年在《张弦梁结构的受力性能研究及程序开发》文中认为张弦梁结构作为一种新型的空间结构，其概念是由日本的M．Saitoh教授于八十年代初提出的，它是通过撑杆连接抗弯构件和抗拉构件，在抗拉构件上施加预应力，从而减轻压弯构件负担的自平衡体系。该种结构综合应用了刚性构件抗弯刚度高和柔性构件抗拉刚度高的特点，二者取长补短，体系自重轻，刚度和形状稳定性大，可以跨越很大的空间，在近十年来得到快速发展和应用，前景广阔。 空间张弦梁结构一般均是由数榀平面张弦梁纵横交错布置而成，平面张弦梁结构的力学性能起着至关重要的作用，因此对平面张弦梁结构进行研究是十分必要的。 本文在已有张弦梁结构研究结果的基础上，以Visual C++6.0为平台，用有限元的方法，开发了相应的平面张弦梁结构CAD程序。该程序考虑了张弦梁结构的几何非线性，将梁(或拱)作为空间梁单元，撑杆作为杆元，索作为索元考虑，用增量迭代法进行计算，可以进行荷载-位移曲线的全过程分析，分析张弦梁结构在张拉阶段和使用阶段的受力性能，同时具有良好的界面和用户交互性，并且通过与文献实验数据的算例比较，证明了程序的计算精度能够满足工程设计计算的需要。 利用该程序，本文详细分析了平面张弦梁结构的受力性能，从撑杆数目、矢跨比、垂跨比、弦的预应力等几个方面探讨其对结构性能的影响。这些研究有助于人们了解张弦梁结构，为设计和施工提供了参考依据。
丁博涵[2]2005年在《张弦梁结构的静力、抗震和抗风性能研究》文中进行了进一步梳理张弦梁结构是通过撑杆连接上弦抗弯受压刚性构件和下弦高强度拉索而形成的一类新型大跨度结构体系。近些年来，由于该类体系在许多重要大跨度建筑中的成功应用，使其成为当前空间结构研究的热点课题之一。本文在已有研究工作的基础上，对单双向张弦梁结构的相关静力性能给予了重新审视，同时重点考察了该类体系的抗震、抗风性能。 首先在局部分析法的基础上对单向张弦梁结构的初始态预应力分布及其取值原则进行了讨论，明确指出张弦梁是一种预应力敏感体系，预应力对结构荷载态受力性能的改善有限。针对以往文献中关于高(垂)跨比和预应力水平对单榀张弦梁结构内力影响的认识分歧，重新进行了数值分析和解析说明，进一步全面考察了这些参数对结构静力性能的影响。 系统研究了双向张弦梁的静力性能。通过与单向张弦梁的对比分析，指出其刚度分布不均、下部索杆系统不能有效发挥作用等不足之处，而周边各榀张弦梁的厚度无法得到保证是主要原因。计算分析表明，对给定跨度的双向张弦梁结构应该优先选用榀数少的结构，而下弦拉索宜采用折线型布置。 系统研究了张弦梁结构的抗震性能。对结构动力特性的分析表明其振动以竖向振型为主，几何刚度对结构自振特性影响很小。利用反应谱法分别对单向和双向张弦梁结构进行了计算与分析，总结了两类体系地震响应的主要规律。另外进一步利用时程法和规范简化算法对单双向张弦梁结构的竖向地震响应进行了对比分析，分别考察了叁种方法的适用性，并指出该类结构的地震响应分析不宜采用规范简化算法。最后简单论述了相关结构参数对结构抗震性能的影响。 对单双向张弦梁结构的风振性能进行了详细研究。编制了频域法计算程序和脉动风荷载的人工模拟程序，并分别采用频域法和时程法对单向张弦梁结构的风振响应进行了分析。通过对两类方法计算结果的对比，证明采用频域法计算该类结构的风振响应是有效的。此外，详细讨论了矢跨比、跨度以及屋面静荷载等参数对单向张弦梁结构风振性能的影响。最后基于频域法对双向张弦梁的风振响应进行了分析，通过对其风振响应数值结果规律性的总结，提出了张弦梁结构抗风分析设计的主要原则和建议。
高月梅[3]2007年在《双向张弦梁动力响应分析与抗震性能研究》文中认为张弦梁结构是由刚性构件、索和撑杆组成，通过对索施加预拉力使叁者形成整体的结构。由于结构自重相对较轻、体系的刚度、形状稳定性相对较大以及对建筑外形的广泛适用性，张弦梁结构已经广泛应用于大跨度空间结构。而且，由于该类体系在许多重要大跨度建筑中的成功应用，使其成为当前空间结构研究的热点课题之一。本文在已有研究工作的基础上，对双向张弦梁结构的抗震性能进行了研究。利用ANSYS软件中的APDL(ANSYS Parametric Design Language)语言，对双向张弦梁结构的建模、计算进行了参数化编程，为深入研究该结构的动力反应分析及抗震性能奠定了基础。采用有限元分析软件ANSYS，通过适当简化建立了双向张弦梁结构的计算模型，作为进行动力分析的基础，分析了双向张弦梁结构的自振特性。运用动力学理论，选取相应动力学方程来描述大跨度双向张弦梁结构的动力性能，并根据文献研究的结果选用适当的求解方法。系统研究了双向张弦梁结构的抗震性能。利用时程分析法对双向张弦梁结构进行了计算与分析，总结了双向张弦梁体系地震响应的主要规律。另外进一步利用时程分析对双向张弦梁结构的水平地震、竖向地震及叁向地震响应进行了分析，分析双向张弦梁结构在一致激励下的地震响应，考察了结构体系几何非线性的动力行为，探讨了叁维地震动输入情况下大跨度张弦梁结构的非线性地震响应；研究各参数如矢跨比、垂跨比、弦的预应力、不同的支座条件等变化情况对双向张弦梁结构的动力特性和几何非线性地震响应，通过对结构体系动力特性和几何非线性地震响应性能的比较，得出了一些有益的结论，以供工程设计参考。
李海龙[4]2012年在《双向张弦梁结构静力稳定性能和施工方案研究》文中提出张弦梁结构作为一种非刚性结构，其几何形态和力学性能与施工过程密切相关，建造更为经济合理的张弦梁结构必须建立在对结构张拉过程的力学行为系统的认识上，必须依靠更科学合理的施工技术。双向张弦梁结构的受力性能和施工工艺是本文研究的两大主题。采用ansys有限元软件，分别从双向张弦梁结构预应力初始值大小的确定、静力性能的研究、稳定性能的研究、施工方案的确定四个方面对这两大主题展开研究。双向张弦梁的找形和各种参数有关，在高跨比和垂跨比一定的情况下，可以通过调节预应力的大小来使双向张弦梁达到预计的初始状态。首先本文将试算法和迭代法相结合对双向张弦梁结构的初始预应力值做了计算，确定了双向张弦梁结构预应力的大小和分布的特点。其次，本文通过数值分析的方法对双向张弦梁的静力性能和稳定性能做了研究。双向张弦梁的静力性能受到各种参数的影响，比如预应力、外荷载、高跨比、垂跨比、支座情况的改变都会引起双向张弦梁结构受力性能的变化；本文分别从局部和整体两个方面对双向张弦梁结构的稳定性进行了理论分析。在对双向张弦梁结构进行整体分析时，采用了弧长法，通过跟踪其荷载—位移曲线，对双向张弦梁结构的破坏机制和力学性能做了评价。张弦梁结构的张拉过程是张弦梁结构整体刚度的形成过程，对结构最终的几何位形和受力性能有较大影响。本文参照以往的工程实例，提出了四种不同的预应力张拉方案，并通过分析比较四种不同张拉方案下，双向张弦梁的跨中挠度、上弦梁的最大弯矩、索最终拉力、和使用的张拉工具，得出了最经济、安全、合理的预应力施工张拉方案。
王正光[5]2006年在《张弦梁挑逢结构的性能研究》文中认为体育场挑篷结构由于其自身的特性,在结构布置、建筑形式等受到很多限制。张弦梁结构是近期发展起来的新型结构形式,本文将该种结构应用于挑篷结构作探讨。 论文对拉索的计算方法进行了研究,结合冷冻升温法和拉力分配法,提出了一种拉索的简捷计算方法。该方法具有概念清晰、计算方便的特点,与冷冻-升温法相比,无须确定β值,收敛性较容易保证;与拉力分配法相比,通过温度补偿的形式调节拉索内力较为简便实用。 通过对张弦梁挑篷结构自振特性分析,表明该结构的刚度介于刚性结构与柔性结构之间,频谱比较密集,以竖向振动为主,同时伴有张弦梁侧向振动和扭转振动。 风荷载对挑篷结构具有重要的影响,本文运用AR法建立的考虑空间相关性的脉动风模拟程序,对张弦梁挑篷结构进行随机风作用下的动力时程分析,较深入的分析了张弦梁挑篷结构在随机风作用下的结构性能以及阻尼对张弦梁挑篷结构抗风性能的影响。 冲击荷载是结构经常遭受的荷载之一,本文对张弦梁挑篷结构进行了冲击荷载下的受力性能分析。
张自强[6]2012年在《空间张弦梁结构体系受力机理及稳定性能研究》文中研究说明张弦梁结构是由抗弯刚性拱梁、抗拉高强度柔性钢索和撑杆组成，并通过对索施加预应力使叁者成为一个整体结构，承受外力荷载。由于结构体系简单、受力明确、自重较轻、刚度较大、稳定性较好和美观的建筑造型，得到建筑工程师和结构工程师的偏爱，因此张弦梁结构近二十多年来在大跨度空间结构实际工程中得到越来越多的广泛应用。本文对现有的张弦梁结构的分类和特点进行了总结，列举了张弦梁结构在国内外大跨度空间结构典型的工程实例，并对国内外学者对张弦梁结构的研究情况进行了归纳和总结，深入探讨了研究张弦梁结构稳定性的意义。对张弦梁结构的受力机理从受力特征、分析方法、非线性分析和模拟结构构件的单元模型等四大部分着手，详细阐述了张弦梁结构的力学特性、分析方法和模型的建立。张弦梁结构的稳定性能是本文着重分析的主要内容。文章把稳定性分为结构的整体稳定和结构的局部稳定两大类，结构的整体稳定性分又为平面内的整体稳定和平面外的整体稳定；平面外的整体稳定又分为无侧向支撑和有侧向支撑两类，提出了临界荷载的计算公式；把上弦的屈曲形式分为对称失稳和反对称失稳，进行公式理论推导，采用初参数法进行平面内定性验算。本文也是围绕着这几方面进行推理论述的。撑杆的局部稳定性需要按规范规定进行计算，本文给出了计算撑杆稳定性具体公式。参考张弦梁结构具体工程实例，本文建立120m大跨度单榀空间桁架张弦梁梁结构，运用大型有限元分析软件SAP2000对预应力大小、矢跨比、高跨比和撑杆数目等影响因素对张弦梁受力性能进行分析，得到了不同的计算数据，通过画出具体的图表，总结出了一些结构位移和内力变化的规律，得到了合理的设计参数，希望能在今后的工程设计中给予参考。通过对计算模型的修改，运用本文推到出的公式对结构的稳定性能进行计算分析，并把计算结果与大型有限元分析软件ANSYS运行的结构进行比较。
黄颖[7]2008年在《大跨度张弦梁结构抗风性能的研究》文中指出张弦梁结构是近年来在国内发展起来的一种新型的大跨度空间结构形式,这种结构体系在受力时呈现出较强的非线性性能,其结构设计一般由稳定而非强度控制,且具有较强的缺陷敏感性。目前,对张弦梁结构非线性静力性能的研究已取得长足进展,但在动力稳定性方向,特别是在非线性抗震及抗风分析方面都有待进一步研究。对大跨度空间结构而言,风荷载作用是结构设计中的主要荷载之一,在大多数情况下,它比地震荷载还显得重要。本文在总结张弦梁结构抗风性能研究现状的基础上主要进行了以下几个方面的工作：(1)本课题主要通过研究张弦梁结构的受力性能和构造特点,利用有限元分析软件ANSYS中仿真功能,对张弦梁结构模型、计算进行了参数化编程,为深入研究该结构的动力反应分析奠定了基础。(2)利用初始模型,应用大型有限元软件ANSYS对张弦梁结构进行了模态分析,比较系统地分析了张弦梁结构的自振特性,为深入讨论张弦梁的抗风性能作下铺垫。(3)对风致响应的计算方法进行论述,总结,找出最优的分析方法。(4)对所取的张弦梁结构进行等效静力风荷载的分析,得出结构响应包括最大位移、最大杆件轴力、最大索力和最小索力(避免索松弛),将结果和脉动风荷载的结果进行比较。(5)利用线性自回归滤波器法进行空间张弦梁脉动风荷载的模拟,将模拟出的风速时程在准定常的基础上转化为风压时程,进行张弦梁结构脉动风荷载的时程分析。(6)编制频域法计算程序和脉动风荷载的人工模拟程序,采用频域法和时程法对张弦梁的风振响应进行分析,并对这两种方法的分析结果进行对比。此外,讨论拉索截面积、屋面恒载、弦的预张力等参数对张弦梁结构风振性能的影响。最后对张弦梁结构的风振响应进行分析总结,得出风振系数,包括位移风振系数和内力风振系数,并将它们进行规律性的总结,提出一些张弦梁结构抗风设计的主要原则和实质性建议。
张宸瑞[8]2013年在《大跨度张弦梁的设计与应用》文中研究说明由于社会的不断发展，经济的不断进步，大跨度结构在现代建筑中应用愈来愈广泛，应用范围较大，对其的需求愈来愈强烈。大跨度空间新型结构是目前建筑领域中结构研究中最重要、最有发展潜力的领域之一，对其有较高的理论和实践、设计要求，大跨度结构更是要求建筑专业和结构专业的设计相互协调、互相补充、协调处理技术困难的。合理的结构设计，结合合适的建设设计将会产生集实用、美观、艺术与一体的建筑物，很可能成为一座城市或一片地域的标志性建筑，不仅引领先进的技术，还会产生良好的文化氛围，大跨度张弦梁结构适应时代的潮流应运而生，是一种新型的自平衡体系，是近年来一种新兴发展起来的一种大跨度空间结构形式。通过本文的分析研究，得出以下结论：（1）张弦梁结构的受力性能并是不随着撑杆数目的增加而改善其性能的，当数目达到一定后，变化就不会很大了，但是结构的用钢量几乎与结构的跨度的增加呈线性的增加，因此撑杆数目需控制在合理的范围之内。（2）张弦梁的垂跨比与高跨比应该考虑到建筑效果与使用功能的要求，也需控制在合理的范围内。（3）提出了关于大跨度张弦梁预应力确定的建议：控制结构的预应力法则：结构的挠度在预应力与永久荷载组合后的荷载下接近零，也即在只有加预应力荷载作用的结构反拱值等于只有永久荷载作用的结构挠度值，也就是说结构的初始状态的挠度为零。（4）经过有限元变量分析，结果表明：合理的加大预应力张弦梁结构的矢跨比，可以明显提高结构的整体刚度，并且能有效地降低上、下弦中的应力。适当地减小张弦梁结构的下弦面积有利于上弦杆材料强度的充分发挥，但是会降低整体结构的刚度；减小上弦截面面积也会同样降低结构的刚度，同时还会增加上弦和下弦的应力。（5）通过有限元分析结果的对比，并进行理论分析，最终对上海源深体育场馆的大跨度张弦梁无盖的设计方案进行了优化，确定了张弦梁的矢跨比、上弦截面和材料强度、下弦索面积和强度等等参数。
刘晟[9]2007年在《预应力张弦梁设计理论与施工控制研究》文中提出基于模型试验、有限元分析以及施工监控，对预应力张弦梁的设计理论与旌工控制进行了较为深入的研究。主要研究工作包括：(1)探讨了预应力张弦梁的挠度限值、有效预应力以及下弦钢索的安全系数等设计原则问题，提出了有关设计建议。在此基础上，基于有限元软件ANSYS对上海源深体育馆预应力张弦梁的矢跨比、上弦截面尺寸与钢索面积等主要设计参数进行了分析优化，并采用一阶方法对钢索的有效预应力进行了优化设计。以优化后的结构方案为原型，通过缩尺模型试验和非线性有限元分析，对预应力张弦梁在张拉阶段、正常使用阶段以及承载力极限阶段的全过程受力性能进行了研究。结果表明，上海源深体育馆预应力张弦梁结构具有良好的受力性能和较大的安全储备，非线性有限元计算值与试验结果吻合良好。(2)对100m跨预应力张弦式管道的矢跨比、垂跨比以及上、下弦截面等关键设计参数进行了有限元分析与优化，并对该结构在不同支承条件下的非线性稳定性进行了研究。以优化后的设计方案为原型，通过1：15缩尺模型的预应力张拉与加载试验，进一步地研究了张弦式管道的全过程受力性能。结果表明：半跨荷载工况在张弦式管道设计中起控制作用；张弦式管道对平面外的几何缺陷较为敏感，通过合理地设置侧向斜撑可以保证结构的平面外稳定性；有限元计算值与试验结果吻合良好。(3)基于瑞利—里兹法推导了预应力张弦梁在弹性阶段的结构变形与内力的计算公式以及结构极限承载力的计算公式。与模型试验结果以及非线性有限元分析结果的对比表明，本文公式具有较高的计算精度。(4)对大跨度预应力张弦梁常见的施工方法及其特点进行了总结与分析。研究了预应力张弦梁的结构找行、下弦钢索张拉力的优化、关键施工状态下结构的受力性能分析与稳定性分析等施工控制中的关键技术问题。在此基础上，对上海源深体育馆预应力张弦梁施工过程进行了有限元模拟与施工监控研究。结果表明：上海源深体育馆预应力张弦梁结构在施工过程中安全，结构变形与构件截面应力均满足设计要求，受力性能良好。(5)对已有的双向预应力张弦梁模型试验进行了非线性有限元模拟，对结构在竖向荷载作用下的传力机制以及极限承载力进行了初步的探讨。此基础上，对下弦的垂度、上弦截面以及下弦面积进行了参数分析。结果表明：双向预应力张弦梁的荷载在两个方向上的分配与各方向上张弦梁的整体刚度有关；适当地增大下弦垂度和下弦面积可以有效地改善结构的受力性能。
吕晓静[10]2003年在《张弦空间桁架的静力性能及稳定性分析》文中研究指明张弦梁结构最早是由日本大学M．Saitoh教授提出，是一种区别于传统结构的新型杂交屋盖体系，目前这种结构在国内外的工程实践中逐渐得以应用，并且相继出现了多种新型张弦梁结构。 本文首先回顾了张弦梁结构的发展过程以及张弦梁结构的分类，阐述了研究这种新型结构的目的和意义。 本文分析了张弦梁结构的—种新型体系——张弦空间桁架。采用ANSYS程序对其主要的静力性能进行计算。分析预应力的施加对该结构静力性能的影响，及影响程度。通过比较在初始态和荷载态下张弦空间桁架的受力性能，为进一步的施工控制做准备。并且本文还研究了在对称荷载和不对称荷载两种工况下，结构的受力性能随竖向撑杆数目、结构垂跨比以及下弦索预应力等参数改变时的变化情况，总结出该结构受力方面的特征，为实际工程设计提供依据。 鉴于预应力是使张弦梁结构形成自平衡体系、具备较大刚度和体现结构性能优势的关键，本文研究和探讨了结构施工各阶段该预应力大小的确定方法，通过一次张拉与二次张拉方案各项指标的比较，选择适当的预应力张拉施工方案。 本文对张弦梁结构的稳定性进行系统的理论分析，分别从局部和整体两个方面对结构的平面内及平面外稳定性进行探讨。在对结构整体平面内稳定分析时，采用初参数法进行理论推导。平面外稳定分析时，提出临界荷载的计算公式。
参考文献：
[1]. 张弦梁结构的受力性能研究及程序开发[D]. 操小峰. 大连理工大学. 2004
[2]. 张弦梁结构的静力、抗震和抗风性能研究[D]. 丁博涵. 浙江大学. 2005
[3]. 双向张弦梁动力响应分析与抗震性能研究[D]. 高月梅. 兰州理工大学. 2007
[4]. 双向张弦梁结构静力稳定性能和施工方案研究[D]. 李海龙. 西安建筑科技大学. 2012
[5]. 张弦梁挑逢结构的性能研究[D]. 王正光. 浙江大学. 2006
[6]. 空间张弦梁结构体系受力机理及稳定性能研究[D]. 张自强. 重庆交通大学. 2012
[7]. 大跨度张弦梁结构抗风性能的研究[D]. 黄颖. 福州大学. 2008
[8]. 大跨度张弦梁的设计与应用[D]. 张宸瑞. 天津大学. 2013
[9]. 预应力张弦梁设计理论与施工控制研究[D]. 刘晟. 同济大学. 2007
[10]. 张弦空间桁架的静力性能及稳定性分析[D]. 吕晓静. 西安建筑科技大学. 2003
标签：建筑科学与工程论文; 预应力论文; 刚度论文; 空间分析论文; 构造地震论文; 荷载组合论文; 线性系统论文; 非线性论文; 抗震论文;