大跨度雙螺旋單層網殼施工分析優(yōu)化及溫度效應研究.pdf

1、天津大學博士學位論文大跨度大跨度雙螺旋雙螺旋單層網殼施工分析單層網殼施工分析優(yōu)化優(yōu)化及溫度效應研究及溫度效應研究Researchesonerectionsimulationoptimizationthermaleffectoflargespandoublehelixsinglelayerlatticedshellstructure【申請博士學位】基金資助：國家自然科學基金項目(51208355)國家自然科學基金項目(50778122)學

2、科專業(yè)：結構工程博士生：趙中偉指導教師：朱涵教授天津大學建筑工程學院二零一六年五月中文摘要中文摘要隨著經濟的發(fā)展，建筑結構工程的規(guī)模進一步擴大、復雜程度進一步提高，建成了一批體型復雜的大跨鋼結構。這些大跨空間結構的幾何位形、材料力學性能以及邊界等條件等在施工過程中往往存在劇烈的變化，竣工時由荷載引起的結構內力和變形均是由各施工步效應依次累積而成，竣工時各個構件的內力分布和變形與實際的施工過程密切相關。同時施工過程往往是建筑結構生命周期中

3、最危險的階段，據國家有關部門的不完全統計，在我國有大約23以上的工程結構倒塌事故發(fā)生在施工期間，原因是未考慮結構施工過程中的復雜性。由于涉及方面廣，施工力學的理論研究在很多方面還很不成熟，例如施工過程的數值模擬理論、腳手架承載力計算理論、施工過程優(yōu)化理論、焊接對結構力學性能的影響、施工過程風振響應分析理論等。此外，太陽輻射引起的不均勻溫度場對結構施工及服役期間力學性能的影響也是亟待解決的關鍵問題。單元生死法是目前大跨空間結構普遍采用的施

4、工模擬方法，其原理是將未安裝構件的剛度矩陣乘以一個足夠小的因子，將未安裝構件對結構的貢獻減小，以至于可以忽略。但由于采用單元生死法時，被殺死的構件并未真的從結構中刪除，這些單元會以“死單元”與“活單元”的公共節(jié)點為邊界而產生位移，也就是所謂的“漂移”。為克服這一弊端，本文在分步建模法概念的基礎上，通過對通用有限元軟件進行二次開發(fā)，提出了可避免死單元“漂移”的施工模擬方法。同時，以實際工程于家堡交通樞紐的施工過程為背景，對整個施工過程進行

5、了施工模擬，系統研究了提升區(qū)在提升過程中的構件應力變化趨勢，并對其進行了現場監(jiān)測。在提出的施工模擬理論的基礎上，本文對門式腳手架的極限承載力進行了研究。大跨空間結構施工過程中使用的門式腳手架節(jié)點具有復雜的受力性能。不同模塊之間的連接節(jié)點具有明顯的半剛性特征。本文提出了能夠考慮節(jié)點半剛性的高效數值模擬算法，并同時考慮了構件彎曲缺陷的影響。在此基礎上對門式腳手架體系的極限承載力進行了研究。由于大型復雜結構施工的復雜性，施工過程中往往需要數十