施工誤差影響下弦支穹頂的可靠性及優(yōu)化設計.pdf

1、弦支穹頂結構是將現代預應力技術引入空間網殼結構而形成的全新空間結構體系。通過在網殼結構中增設拉索、撐桿并施加預應力，能夠改善空間網殼結構的受力狀態(tài)，降低結構內力峰值，增大結構剛度，減小結構撓度。近年來，國內對該類結構體系開展了較多的研究，其研究涉及到結構的計算分析方法、靜力特性、動力特性、施工技術以及優(yōu)化等內容，但在弦支穹頂結構考慮施工誤差下的可靠性及優(yōu)化設計方面的研究相對較少。針對該現狀，本文對施工誤差影響下弦支穹頂的可靠性及優(yōu)化設計

2、進行了研究，主要工作內容和研究成果如下：
　　(1)基于工程結構可靠性基本理論，針對不同可靠度計算方法的適用特點確定本文計算結構可靠度的方法：隨機有限元法--ANSYS的PDS技術。重點介紹了PDS技術中的兩種概率設計方法：蒙特卡羅模擬技術和響應面法。通過一個平面框架結構和一個平面張弦梁結構的算例，分別采用蒙特卡羅模擬技術和響應面法計算了它們在位移失效模式下的可靠度，對比計算結果可知利用PDS技術計算結構可靠度是可行有效的。

3、>　　(2)在總結施工誤差、荷載和結構抗力統(tǒng)計參數的基礎之上，根據基本隨機變量的類別，分別采用蒙特卡羅模擬技術和響應面法計算了弦支穹頂結構在位移、強度和穩(wěn)定三種失效模式下的可靠度。在考慮單一基本隨機變量時，計算結果表明：在滿足規(guī)范對節(jié)點位置偏差和索長誤差的限值要求時，索長誤差對結構可靠度的影響比節(jié)點位置偏差更大；在考慮多種基本隨機變量時，計算結果表明：節(jié)點位置偏差和索長誤差會降低結構的可靠度。
　　(3)為了研究施工誤差中的節(jié)點位

4、置偏差對結構可靠度的影響，對節(jié)點位置偏差進行了參數化分析，節(jié)點位置偏差的限值分別采用了L/1400、L/1200、L/1000、L/800和L/600，計算結果表明，隨著節(jié)點位置偏差限值的增大，結構在位移、強度和穩(wěn)定三種失效模式下的可靠度均會降低。
　　(4)為了研究結構矢跨比對節(jié)點位置偏差在可靠性方面的敏感性，對結構的矢跨比進行了參數化分析，矢跨比分別采用了L/10、L/9、L/8、L/7、L/6和L/5，計算結果表明，結構矢跨

5、比越小對節(jié)點位置偏差越敏感。
　　(5)針對實際工程中節(jié)點數目龐大，采用蒙特卡羅模擬技術計算結構可靠度耗時太長的問題，提出了一種基于屈曲模態(tài)隨機線性組合的節(jié)點位置偏差模擬方法，該方法可有效提高計算結構可靠度的效率，并通過相關算例驗證了該方法的可行性和有效性。當基本隨機變量包含施工誤差、荷載和結構抗力時，采用該方法計算結構可靠度時，誤差較小，能夠滿足工程上的精度要求。
　　(6)基于優(yōu)化設計和可靠度優(yōu)化設計基本理論，提出了一種