大跨度拱支桁架结构静力稳定分析与优化

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1、⑧申请同济大学工学硕士学位论文￥?856i7大跨度拱支桁架结构静力稳定分析与优化培养单位：一级学科：二级学科：研究生：指导教师：土木工程学院土木工程结构工程岳永强丁洁民教授二00五年三月摘要近几十年来，随着人们在体育、展览、文娱等方面活动的急剧增长和新材料、新技术的突破性发展，多种空间结构形式，诸如拱、网架、网壳、悬索、膜结构等得到了广泛的应用和飞速的发展，一些采用新形式大跨度结构体系建成的大型公共建筑已成为当今现代化都市的标志性建筑。目前，大跨度拱支桁架结构在国内的应用已有不少工程实例，且由于这种结构形式造型美观，受力合理，将来采用这种结构形式的公用建筑会越来越多，因此就很有

2、必要对其进行系统深入的研究，本文以常熟市体育场的顶棚结构为工程背景，在前人研究成果和工程实践的基础上，对拱支桁架结构的静力稳定性能进行全面地分析。旨在为以后这类工程的设计提供一些稳定方面的依据和参考。具体有以下几个方面：首先，对该论文的背景工程即常熟市体育场做了一些简要地介绍，分析了该工程有何特点及为什么把该工程作为背景工程等。考虑了非线性的影响，采用通用有限元软件在计算机中建立了该顶棚结构的计算模型。然后，本文利用通用有限元软件Ansys，对拱支桁架结构在均布荷载作用下第一类稳定问题进行了参数分析，了解了不同参数(如前主拱的矢跨比、跨度、倾角、刚度、温度及截面尺寸等)对拱支桁

3、架结构稳定的影响。在极限承载力方面，该结构采用有限元分析程序Ansys中的Beaml89单元，不但能够精确的计算大位移效应，而且充分反映了拱结构在失稳时沿全拱都达到或接近屈服的特点，较传统的塑性铰方法更能考虑结构的几何非线性和材料非线性行为。这是本文的一个重点。再者，本文对在均布荷载作用下拱支桁架结构的内力分布和支座反力进行了参数分析，通过参数调整改善了结构内力分布和支座反力。对拱结构的轴线、矢跨比和倾角进行了优化，使结构的受力更加合理，求得较为合适的倾角和矢跨比。这是本文的另～个重点。最后，对该论文的工作进行了总结，提出一些意见和建议。关键词拱支桁架结构、几何非线性、材料非线

4、性、拱结构、矢跨比AbstractInrecentdecades，alongwiththerapidincreaseofpeople’sactivitiesinsports，exhibition，entertainment，etcandtheessentialdevelopmentofmaterialsandtechniques，manyspacestructtu≈typessuchasarch，netflame，netshell，cableandmembraneetcarebroadlyusedandrapidlydeveloped．Somelargepublicbuildi

5、ngsadoptinglargespanstructuresofnewtypeshavebecomesymbolbuildingsofmanymodernmetropolitans．Forthemoment,thereareseveralprojectexamplesoflargespanstructureofarchbolsteringtrussinhomeland，andbecauseofbeautifulshapeandthegoodpropertyofbearingoutjoadsofthiskindofstructure．inthefutureitmustbeused

6、morewidely，andsoitisverynecessaryforustostudyitsystemicallyanddeeply．ThisarticletakingtheceilingstructureofChangshupalestraasaprojectbackgroundandbasedonformeroutcomeandprojectpractice，analyzesthestaticandstablepropertyofLargespanstructureofarchbolsteringtrusswholly．Sowecanproposesomeusefulp

7、roposalandreferenceinstabilityforthedesignofsimilarprojectinfuture．nemainworkofthisarticleasfonOWS：+Inthefirstplace，thisarticlebrieflyintroducesChangshupalestra，thebackgroundprojeelofthisarticle，andanalyzesthecharacteristicsofChangshupalestraandthe