大跨度钢管桁架结构施工过程有限元模拟及方案优选

论文摘要

大跨度钢管桁架在许多施工吊装过程中大型结构单元(特别是单体吨位超过45吨,总长超过30米以上者)的结构受力方式与吊装就位后的受力方式完全不同,而且会发生连续变化,构件同时经历大幅度的刚体位移和不同程度的弹性变形。本论文以兰州大学体育馆屋盖结构工程建设为研究背景,在已有的国内外大跨度钢管桁架结构研究的基础上,分析空间结构施工阶段力学特性。(1)阐述了大跨度钢管桁架结构施工力学的理论基础,剖析了单元生死技术模拟施工过程的基本原理；对目前工程中大跨度钢管桁架施工的各种方案进行了总结。(2)采用有限元分析手段,建立兰州大学体育馆屋盖结构有限元计算模型,模拟分析在恒载、施工荷载和不利偶然作用下各施工阶段的结构内力、位移等特性,进行施工过程分析。(3)应用有限元软件,模拟施工顺序对结构受力的影响及以不同的卸载顺序对结构受力的影响。(4)根据结构特点、场地条件、吊装能力等选择安全、可靠的吊装方案。进行吊装过程动力分析,保证结构、构件在吊装过程中的强度、变形、稳定满足相关规范、规程、规定要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 大跨度钢结构的发展及其应用
• 1.1.1 大跨度钢结构类型分类
• 1.1.2 大跨度钢结构基本安装方法和施工新技术
• 1.1.3 大跨度钢结构的国内外研究现状
• 1.2 钢桁架结构的形式及特点
• 1.2.1 钢管桁架结构的形式
• 1.2.2 钢管桁架的优点
• 1.2.3 钢管结构的节点
• 1.3 钢管桁架结构的研究现状
• 1.3.1 钢管桁架结构的静力分析
• 1.3.2 钢管桁架结构的优化设计
• 1.3.3 钢管桁架结构的稳定性及极限承载分析
• 1.3.4 钢管桁架结构的动力性能分析
• 1.3.5 钢管桁架结构的施工技术
• 1.4 本文的研究意义和内容
• 第2章 大跨度钢管桁架施工力学理论基础
• 2.1 概述
• 2.2 非线性有限元增量法基本原理
• 2.3 状态非线性有限元增量法基本原理
• 2.4 单元生死技术
• 2.4.1 分析原理
• 2.4.2 求解方法
• 2.5 小结
• 第3章 大跨度钢管桁架施工方案研究
• 3.1 高空散装法
• 3.2 整体安装法
• 3.3 滑移施工法
• 3.4 单元安装法
• 3.5 兰州大学体育馆单元安装法施工方案
• 3.5.1 工程概况
• 3.5.2 屋面桁架现场安装工艺流程
• 3.5.3 吊装前准备
• 3.5.4 吊装方法
• 3.5.5 安装措施及方法
• 3.6 小结
• 第4章 钢管施工过程有限元模拟及方案优选
• 4.1 工程概况
• 4.2 MIDAS/GEN简介
• 4.3 桁架吊装受力验算
• 4.4 施工顺序优选
• 4.4.1 施工顺序
• 4.4.2 施工过程有限元模拟
• 4.4.3 三种安装方法对比
• 4.5 小结
• 结论及展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录