大跨度空间钢结构的施工过程模拟分析及研究

论文摘要

近年来,大跨度空间结构已成为我国发展最快的结构形式之一。其良好的受力性能、大空间的跨越能力以及合理优美的空间形体契合了人们对空间结构越来越高的要求。但是,大跨度空间结构的结构形式复杂、施工周期长,建造过程引起的对结构受力和变形的影响难以忽略,因而对大跨度空间结构进行施工全过程模拟分析及力学性能研究是十分必要的,它可以为此类结构的合理施工提供参考和依据。本文主要进行了以下几个方面的研究：1、大跨度空间钢结构的安装方法分析。该部分介绍了大跨度空间钢结构的施工工艺、顺序和方法,并对不同结构所采用的不同的安装方法进行了比较,为在结构施工过程中选择正确的施工方法提供了理论依据。2、施工分析的原理和依据。总结了施工全过程模拟分析的理论基础,归纳了施工力学中常用的数值方法并概括了所用计算软件MIDAS/Gen的分析原理,说明全过程模拟分析是可行的。3、世界大学生运动会主体育场施工全过程模拟分析。以第26届世界大学生运动会主体育场工程为例,根据实际施工情况对结构进行全过程模拟分析,确定了实际施工顺序及施工方法的正确性,并验证了全过程有限元模拟分析的可行性。4、理论值与实测值的对比分析。将施工过程中的实测值同有限元模拟分析中的理论值进行对比分析,说明了全过程模拟分析的准确性和实用性,为大跨度空间钢结构的设计和施工提供了一定的参考依据。综上所述,大跨度空间钢结构进行施工全过程模拟分析对此类结构的合理施工有着重要的参考价值。本文所采用的数值分析方法和取得的实测数据对今后大跨空间结构的研究和施工有着指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 本文的研究目的和意义
• 1.2 大跨空间钢结构的发展及研究现状
• 1.2.1 大跨度空间钢结构的发展
• 1.2.2 国内外的研究现状
• 1.3 论文研究的意义和主要内容
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 本文主要工作
• 2 大跨度空间钢结构的安装方法分析
• 2.1 安装方法概述
• 2.2 大跨空间结构施工的常用方法
• 2.2.1 高空原位拼装法
• 2.2.2 整体吊装法
• 2.2.3 滑移就位法
• 2.2.4 整体提升安装法
• 2.2.5 混合安装法
• 2.3 大跨空间结构施工的新技术
• 2.3.1 整体张拉法
• 2.3.2 网壳结构外扩法
• 2.3.3 悬挑安装法
• 2.4 深圳世界大学生运动会主体育场施工方法的选定
• 2.5 本章小结
• 3 施工分析的原理及依据
• 3.1 施工力学的理论基础
• 3.1.1 时变结构力学理论
• 3.1.2 大跨度空间结构的施工时变性
• 3.1.3 结构的施工力学效应
• 3.1.4 大跨度空间结构考虑施工工况的计算方法及步骤
• 3.2 施工力学的实用算法
• 3.2.1 离散方法
• 3.2.2 一般有限单元法的实现
• 3.3 MIDAS软件的施工分析原理
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 施工分析的原因
• 3.3.3 MIDAS软件施工分析的原理
• 3.4 本章小结
• 4 世界大学生运动会主体育场施工全过程模拟分析
• 4.1 工程概况及结构特点
• 4.1.1 工程概况
• 4.1.2 结构特点
• 4.1.3 结构施工过程中的重点与难点
• 4.2 有限元模型的建立
• 4.2.1 三种施工方案
• 4.2.2 荷载概述
• 4.2.3 有限元模型
• 4.3 施工过程模拟分析
• 4.3.1 施工步骤计算简图
• 4.3.2 计算结果对比分析
• 4.3.3 实际施工过程中胎架的柱脚反力分析
• 4.3.4 胎架结构卸载分析
• 4.4 本章小结
• 5 理论值与实测值的对比分析
• 5.1 实际工程的实现
• 5.1.1 主体结构与胎架结构之间的连接
• 5.1.2 建造中实际的安装过程
• 5.1.3 临时胎架的卸载
• 5.2 理论值与实测值的对比分析
• 5.2.1 应力对比分析
• 5.2.2 变形对比分析
• 5.2.3 产生误差的原因
• 5.3 本章小结
• 6 主要结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者在攻读硕士学位期间发表论文的目录
• 作者在攻读硕士学位期间参与的主要项目