缺陷对管桁架结构工况影响分析

论文摘要

自1996至今的12年间,随着我国钢结构在建筑业的应用越来越广泛,大跨度钢结构的研究和应用得到飞速发展。其中,管结构相对于其他空间结构有着诸多特点,在展馆和机场航站楼建筑中的到广泛应用。管结构的研究和应用向着更大跨度,更小自重的方向发展,随着跨度的不断增加,由于制造和施工产生的缺陷对管结构的影响研究也日趋深入。探讨影响管桁架结构稳定性和不同施工工况荷载下结构位形的缺陷类型,以跟踪西安曲江国际会展中心的48榀管桁架结构屋架的制造、施工过程实测数据为基础,归类整理大跨度管桁架结构的缺陷类型,对缺陷的成因进行分析,并研究和统计分析了结构的缺陷值,以数理统计的方法建立了各缺陷的分布特性和统计参数。在此基础上,运用一致缺陷模态法,分析了缺陷对管桁架极限承载力和不同施工工况下对结构稳定性的影响。得到管壁的偏差对管桁架承载力及设计位形影响比较大。基于ANSYS-PDS平台,运用随机有限元的方法,分析了具有初始缺陷下的材料缺陷对结构位形的敏度。并对几种材料缺陷对管桁架结构位形的敏度进行排序,找出对结构位形影响最为敏感的材料缺陷。在此基础上,对管桁架制造和施工提出有益的建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 管桁架结构概述
• 1.1.1 管桁架介绍
• 1.1.2 管桁架的应用
• 1.1.3 管结构的发展
• 1.2 管结构的特点
• 1.3 管结构研究现状
• 1.3.1 钢管节点的研究
• 1.3.2 钢管结构的设计
• 1.3.3 现行研究的不足
• 1.4 本文研究内容
• 第二章 管桁架缺陷实测与统计分析
• 2.1 影响缺陷的因素
• 2.2 缺陷的分类
• 2.3 缺陷与扰动
• 2.4 管桁架结构稳定性的特点
• 2.4.1 管桁架结构稳定性分析的特点
• 2.4.2 极限荷载与屈曲临界荷载
• 2.5 管桁架施工质量检测和评定
• 2.5.1 管桁架结构工程概况
• 2.5.2 检测内容和仪器选择
• 2.5.3 检测结果
• 2.6 管桁架缺陷统计
• 2.6.1 不同缺陷统计特性
• 2.6.2 管桁架结构缺陷参数统计
• 2.7 小结
• 第三章 缺陷对施工过程管桁架稳定影响分析
• 3.1 初始缺陷的分析方法
• 3.1.1 假定缺陷分析法
• 3.1.2 等效荷载法
• 3.1.3 缩减切向模量法
• 3.1.4 直接缺陷分析法
• 3.1.5 随机缺陷模态法
• 3.1.6 一致缺陷模态法
• 3.2 缺陷对管桁架极限承载影响的有限元分析
• 3.2.1 ANSYS 软件介绍
• 3.2.2 管桁架结构的计算模型
• 3.2.3 利用ANSYS 建模并求解
• 3.2.4 管桁架结构稳定分析
• 3.2.5 结果分析
• 3.3 几何缺陷对桁架不同施工工况的位形影响分析
• 3.3.1 施工工序
• 3.3.2 工况划分
• 3.3.3 不同工况下的结构位形分析
• 3.3.4 结果分析
• 3.4 小结
• 第四章 缺陷对管桁架位形影响的随机有限元分析
• 4.1 随机有限元法
• 4.1.1 随机有限元法的发展概况
• 4.1.2 随机有限元方法中常用的随机模拟方法
• 4.1.3 用蒙特卡罗法计算结构失效概率所需的次数
• 4.1.4 随机变量取样的数学方法
• 4.2 随机缺陷法的基本思想
• 4.3 ANSYS 一PDS 概率分析功能
• 4.3.1 相关概念
• 4.3.2 蒙特卡罗法的抽样方法
• 4.3.3 ANSYS－PDS 中随机缺陷法的概率设计过程
• 4.4 缺陷对结构位形的影响分析
• 4.4.1 管桁架结构分析使用的随机输入参数
• 4.4.2 管桁架结构分析使用的随机输出参数
• 4.4.3 随机输入参数的相关性
• 4.4.4 基于ANSYS－PDS 的有限元分析
• 4.4.5 管桁架分析结果数据处理
• 4.4.6 缺陷对结构施工中位形的影响分析
• 4.5 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 不足和展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成的研究成果
• 致谢