巨型网格结构施工全过程模拟分析

巨型网格结构施工全过程模拟分析

论文摘要

本文在总结已有空间结构施工研究成果的基础上,以巨型网格结构为主要研究对象,着重对该新型结构的施工技术和方案、大跨度立体桁架拱起吊、施工全过程静力性能、稳定性能等方面进行了较为系统的研究。在回顾以往空间结构施工方法的基础上,对常用的施工方法的工艺流程、优缺点及适应范围进行了总结。以此为依据,对巨型网格结构的施工技术和方案进行了研究和探索,设置了不同的施工方案。针对巨型网格结构中大跨度立体桁架梁吊装在实际施工过程中涉及的主要问题,如构件吊点选择和优化问题、构件在吊装过程中的强度和稳定性问题等进行了研究。阐述了两类施工全过程分析方法(基于叠加原理的状态变量叠加法、基于有限元位移理论的非线性有限元法)的基本原理,对这两类方法的关键问题进行了拓展,如构件的安装与安装定位原则、构件的拆除、边界条件与荷载的改变等。对巨型网格结构在施工过程中的静力性能进行了仿真模拟分析。分析对比了在设置不同临时支撑及不同子结构施工顺序下各方案施工过程中的杆件轴力、支座反力及节点位移。结果表明:结构施工过程中内力、支座反力及节点位移与设计状态下一次成型有较大的差别;施工中临时支撑的设置和子结构施工顺序的不同对结构成型有很大的影响,合理的临时支撑布置和子结构施工顺序能改善施工中结构受力、变形和支座受力状况。对巨型网格结构在施工过程中的稳定性能进行了仿真模拟分析。分别对各种不同的方案中的每个施工状态进行了线性和非线性屈曲分析,给出了模型的失稳模态和荷载-位移全过程曲线,对结果进行了对比分析,得出了相关的结论。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究课题的提出
  • 1.2 空间施工方法概述
  • 1.2.1 散装法
  • 1.2.2 吊装法
  • 1.2.3 滑移法
  • 1.2.4 整体提(顶)升法
  • 1.2.5 移动支架法
  • 1.3 空间结构施工过程分析的研究现状
  • 1.3.1 进行施工过程分析的必要性
  • 1.3.2 施工过程分析理论研究现状
  • 1.4 本文的主要工作
  • 第2章 巨型网格结构的施工方案研究
  • 2.1 引言
  • 2.2 球面巨型网格结构总体施工方案的确定
  • 2.2.1 巨型网格结构的模型
  • 2.2.2 施工的基本特点
  • 2.2.3 施工方法选定
  • 2.2.4 施工中临时支撑的设置
  • 2.2.5 总体施工流程
  • 2.3 圆柱面巨型网格结构施工方案的确定
  • 2.3.1 圆柱面巨型网格结构的模型
  • 2.3.2 施工的基本特点
  • 2.3.3 施工方法的确定
  • 2.3.4 施工中临时支撑的设置
  • 2.3.5 施工流程
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 立体桁架拱吊装研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 结构采用吊装成形时所涉及的主要问题
  • 3.2.1 起吊高度如何确定
  • 3.2.2 吊点分布原则
  • 3.2.3 吊装过程中被吊构件的强度和稳定性问题
  • 3.3 算例分析
  • 3.3.1 2 点着吊时的受力情况
  • 3.3.2 3 点着吊时的受力情况
  • 3.3.3 4 点着吊时的受力情况
  • 3.3.4 桁架拱在起吊过程中的稳定性
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 空间结构施工过程模拟分析理论
  • 4.1 施工全过程模拟分析方法的理论基础
  • 4.2 基于叠加原理的状态变量叠加法
  • 4.3 基于有限位移理论的非线性有限元法
  • 4.3.1 非线形有限元关键问题的拓展
  • 4.3.2 生死单元法
  • 4.4 两种方法的比较
  • 4.5 算例分析
  • 4.6 本章小结
  • 第5章 巨型网格结构施工静力性能分析
  • 5.1 引言
  • 5.2 临时支撑简化处理
  • 5.3 计算模型的确定
  • 5.4 施工方案
  • 5.5 球面巨型网格结构施工全过程分析
  • 5.5.1 杆件单元编号
  • 5.5.2 施工模拟计算
  • 5.5.3 施工过程结构内力跟踪分析
  • 5.6 圆柱面巨型网格结构施工全过程分析
  • 5.6.1 杆件单元编号
  • 5.6.2 施工模拟计算
  • 5.6.3 施工过程结构内力跟踪分析
  • 5.7 本章小结
  • 第6章 巨型网格结构施工稳定性分析
  • 6.1 引言
  • 6.2 稳定性问题的基本概念
  • 6.2.1 结构静力稳定性的概念
  • 6.2.2 屈曲与失稳
  • 6.2.3 稳定与强度
  • 6.3 巨型网格结构的稳定性分析方法
  • 6.3.1 线性屈曲分析(特征值屈曲分析)
  • 6.3.2 非线性屈曲分析
  • 6.4 圆柱面网格结构施工稳定性分析
  • 6.4.1 计算模型与分析方案
  • 6.4.2 特征值屈曲分析
  • 6.4.3 非线性屈曲分析
  • 6.5 球面巨型网格结构施工稳定性分析
  • 6.5.1 计算模型与分析方案
  • 6.5.2 特征值屈曲分析
  • 6.5.3 非线性屈曲分析
  • 6.6 本章小结
  • 结论
  • 本文的主要结论
  • 工作展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
  • 相关论文文献

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