巨型网格开合屋盖的研究

论文摘要

本文在认真学习国内外关于开合屋盖结构文献的基础上,提出了在巨型网格结构上实现屋盖的开合,并以水平移动开合方式的巨型网格开合屋盖为主要研究对象,对其结构组成、机械设置、力学模型、静力、稳定以及动力特性等方面进行了研究,主要包括以下内容:在回顾开合屋盖结构产生、发展及应用的基础上,结合开合屋盖结构的特点及发展趋势,提出了在巨型网格结构上实现屋盖的开合,并阐述了巨型网格开合屋盖的特点和优势。对刚性开合屋盖结构的开合方式进行了研究,总结了开合方式的选用原则。依据开合方式的选择原则并结合巨型网格结构的特点,提出了三种开合方式的巨型网格开合屋盖,分别对其结构布置、机械设置、以及驱动方式等进行了研究。研究了水平移动开合方式的巨型网格开合屋盖的静力性能,包括采用单独和协同分析法两种情况下,开合屋盖三种状态的杆件内力、轨道变形等,得出了屋盖开合对结构静力性能的影响规律。并重点考察了结构的非线性特征(主要指几何非线性);就参数变化时,结构静力性能的变化规律进行了研究。系统地分析了巨型网格开合屋盖的稳定性能,包括线性和非线性稳定性,采用单独和协同分析法对比开合屋盖闭合、半开和开启状态的稳定性能的差异,得出了屋盖开合对结构稳定性能的影响规律。同时与静力性能分析类似,研究多种参数对结构稳定性的影响。对巨型网格开合屋盖的动力特性进行了研究,主要包括开合屋盖闭合、半开和开启状态的自振频率,以及结构前面若干低阶振型特征等,得出了屋盖开合对结构动力特性的影响规律,并考虑参数对结构自振频率的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 开合屋盖结构
• 1.1.1 开合屋盖结构的概念
• 1.1.2 开合屋盖结构的构成
• 1.1.3 开合屋盖结构的特点
• 1.2 开合屋盖结构发展及研究状况
• 1.3 巨型网格开合屋盖的提出
• 1.4 巨型网格结构的特点及研究现状
• 1.4.1 巨型网格结构的特点
• 1.4.2 巨型网格结构的研究现状
• 1.5 本文的主要研究工作
• 第2章 巨型网格开合屋盖开合方式的研究
• 2.1 刚性开合屋盖开合方式的研究
• 2.1.1 水平移动方式
• 2.1.2 空间移动方式
• 2.1.3 绕竖轴旋转方式
• 2.1.4 绕水平轴旋转方式
• 2.1.5 组合方式
• 2.2 巨型网格开合屋盖开合方式的研究
• 2.2.1 纵向水平移动方式
• 2.2.2 拱向移动方式
• 2.2.3 绕水平轴转动方式
• 2.3 巨型网格开合屋盖的特点
• 2.4 小结
• 第3章 巨型网格开合屋盖静力性能研究
• 3.1 静力性能分析内容
• 3.2 分析模型的建立
• 3.2.1 ANSYS 简介
• 3.2.2 基本假定
• 3.2.3 几何模型
• 3.3 巨型开合屋盖静力分析
• 3.3.1 基本性能分析
• 3.3.2 杆件内力分析
• 3.3.3 轨道变形分析
• 3.4 非线性特征分析
• 3.4.1 分析方案
• 3.4.2 杆件内力对比
• 3.4.3 轨道竖向变形对比
• 3.5 参数分析
• 3.5.1 分析方案
• 3.5.2 矢跨比的影响
• 3.5.3 活动屋盖高度的影响
• 3.5.4 支承形式的影响
• 3.6 小结
• 第4章 巨型网格开合屋盖稳定性分析
• 4.1 稳定问题研究背景
• 4.2 网壳结构的屈曲类型
• 4.3 稳定分析的方法
• 4.3.1 线性屈曲分析
• 4.3.2 非线性屈曲分析
• 4.4 稳定性能分析内容
• 4.5 巨型网格开合屋盖稳定性分析
• 4.5.1 线性屈曲分析
• 4.5.2 非线性屈曲分析
• 4.6 参数分析
• 4.6.1 分析方案
• 4.6.2 矢跨比的影响
• 4.6.3 支承形式的影响
• 4.7 小结
• 第5章 巨型网格开合屋盖动力特性研究
• 5.1 基本自振特性
• 5.2 参数分析
• 5.2.1 分析方案
• 5.2.2 矢跨比的影响
• 5.2.3 支承形式的影响
• 5.2.4 荷载的影响
• 5.3 小结
• 结论与展望
• 本文的主要结论
• 本文的进一步工作
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文