银川河东机场钢结构试验与分析研究

论文摘要

本文针对银川机场屋面钢结构设计中的难点、关键技术问题,进行了结构试验、深入系统的结构分析研究,并对相应的理论作了初步研究,为工程的顺利实施提供了有力的支持。首先,根据结构施工图设计,按照相似原理,设计了一个1:6屋架模型,包括主梭形桁架、三对弧形柱、连梁、连接接点等,准确模拟屋架的受力机理,进行了1.8倍正常使用向上、向下荷载,以及破坏荷载试验,并进行了试验分析。另外结合钢屋架结构试验,运用大型有限元软件ANSYS对银川河东机场航站楼进行了整体的静力分析、几何非线性分析,模态分析以及地震反应谱分析。研究了整体结构应力应变的几何非线性水平,水平地震作用下的动力响应。针对曲拱柱承载力与设计,在基于大量数值模拟分析的实用设计原则,本文试图对其稳定承载力进行理论研究。对平面弧形柱弯扭屈曲临界荷载计算推导,对曲拱柱承载能力进行了初步研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 我国空间钢结构的发展及特点
• 1.2 本工程概况
• 1.3 课题研究内容
• 1.4 研究意义
• 第二章 航站楼钢结构试验与结果分析
• 2.1 引言
• 2.2 试验状态
• 2.3 试验目的与试验模型的主要结构参数
• 2.4 试验方案
• 2.4.1 屋盖试验模型设计要求
• 2.4.2 模型设计
• 2.5 加载方案和测试方案
• 2.5.1 加载系统的设计
• 2.5.2 加载方案
• 2.5.3 应变片布置
• 2.5.4 位移计与转角仪布置
• 2.6 实验结果分析
• 2.6.1 竖向位移结果及分析
• 2.6.2 节点荷载和试验应变的关系图及分析
• 2.6.3 节点荷载和试验应力的关系图及分析
• 2.6.4 实验转角的结果分析
• 2.7 实验有限元分析
• 2.7.1 有限元分析模型
• 2.7.2 静力分析
• 2.7.3 有限元分析结论
• 2.8 实验结论
• 第三章 航站楼主体钢结构几何非线性分析
• 3.1 几何非线性分析基本概念
• 3.1.1 增量法
• 3.1.2 迭代法
• 3.1.3 最小化方法
• 3.2 航站楼结构几何非线性主要影响因素
• 3.3 有限元建摸
• 3.3.1 单元类型的选择
• 3.3.2 材料参数
• 3.3.3 有限元模型
• 3.4 加载制度及边界条件
• 3.5 有限元结果分析
• 3.5.1 静力线性分析结果
• 3.5.2 非线性分析结果
• 3.5.3 结构几何非线性水平的评价
• 第四章 航站楼结构动力学分析
• 4.1 动力学分析基础与本工程动力学分析目的
• 4.2 航站楼模态分析
• 4.2.1 模态分析基本概念与ANSYS软件模态分析时的相关设置
• 4.3.2 航站楼模态分析过程
• 4.2.3 模态分析结果
• 4.3 航站楼地震反应谱分析
• 4.3.1 地震反应谱分析基本理论
• 4.3.2 航站楼谱分析准备
• 4.3.3 ANSYS 谱分析技术及设定
• 4.3.4 谱分析结果
• 第五章 曲拱柱承载力初步研究
• 5.1 平面弧形柱几何模型
• 5.2 薄壁构件几何非线性方程
• 5.3 平面弧形柱弯扭屈曲荷载分析
• 5.3.1 内力分析
• 5.3.2 基本假定与稳定类型确定
• 5.3.3 平面弧形柱弯扭屈曲临界荷载计算
• 5.4 曲拱柱承载力探讨
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 已发表论文
• 致谢