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大跨度张弦桁架结构施工过程优化分析-结构工程专业论文.docx

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大跨度张弦桁架结构施工过程优化分析-结构工程专业论文

原创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,进行研究工作所取得 的成果。除文中已经注明引用的内容外,本学位论文不包含任何他人或集体已经发表 的作品内容,也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究 工作做出贡献的其他个人或集体,均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声 明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名: 日期: 关于学位论文版权使用授权的说明 本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定:学校有权采 用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文;学校有权提供本学位论文全文或者部 分内容的阅览服务;学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交 流;学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。 (必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名: 日期: 导 师 签 名: 日期: 第一章 绪论 §1-1 张弦桁架结构的发展应用概述 1-1-1 预应力张弦桁架结构的提出 预应力张弦桁架结构是近几十年来迅速发展起来的一种大跨度空间结构体系。日本的斋藤公男教授 在上世纪八十年代首次提出了预应力张弦梁(Beam String structure,简称 BSS)的概念,其定义为:“用 撑杆连接刚度较大的抗弯受压构件和高强度抗拉构件而形成的自平衡体系”[1]。预应力张弦桁架就是对 张弦梁中的刚性子结构加强而形成的,可以跨越更大的跨度且平面外稳定性大大增强[2]。预应力张弦 桁架采用受压撑杆连接上弦桁架压弯构件与下弦高强钢索,并对钢索施加预应力,使其所有结构构件在 工作状态均近似只受轴向力作用,是一种极其高效的结构组合形式,其结构简图如图 1.1 所示。 图 1.1 张弦桁架结构简图 Fig. 1.1 Sketch of truss string structure 1-1-2 预应力张弦桁架结构的分类及特点 张弦桁架结构按受力特征可分为平面张弦桁架结构和空间张弦桁架结构。平面张弦桁架结构指其结 构构件均位于同一平面内,并且以平面内受力为主。 空间张弦桁架结构是由平面张弦桁架结构为基本单元而组成,通过其不同形式的空间布置所形成的 张弦桁架结构。空间张弦桁架结构主要分为单向张弦桁架结构、双向张弦桁架结构、多向张弦桁架结构、 辐射式张弦桁架结构等多种结构,如图 1.2~1.5 所示。 图 1.2 单向张弦桁架结构 图 1.3 双向张弦桁架结构 Fig. 1.2 Single truss string structure Fig. 1.3 Bidirectional truss string structure 图 1.4 多向张弦桁架结构 图 1.5 辐射式张弦桁架结构 Fig. 1.4 Bilateral truss string structure Fig. 1.5 Radiate spatial truss string structure 张弦桁架结构的特点[3]: (1)承载力高 大跨度张弦桁架结构施工过程优化研究 由于张弦桁架结构中在钢拉索中施加了预应力,这样更能很好的控制桁架上弦构件的弯矩大小和分 布。同时,如果调整撑杆的分布,可以相应的调整对桁架内力变化的控制,使各截面的受力趋于均匀化。 并且因为上弦构件与钢拉索紧紧密连接于一体,克制了结构总体性失稳,较为充分的利用了构件的强度。 (2)使用荷载作用下结构变形较小 张弦桁架结构的刚性构件与施加预应力后的拉索连成一体构成刚度后,在空间中结构的受力刚度就 远远比非预应力连接的构件刚度大很多,同样的受荷条件下,张弦桁架的变形要小很多比起纯钢构件来。 (2)自平衡功能 张弦桁架中,由于钢拉索的存在平衡了侧向力,上部结构对下部主体结构抗侧力的要求大为减少。 同时,也使支座的受力非常之明确,非常容易与制造及设计。 (3)结构稳定性强 张弦桁架结构使得索的抗拉性能得到充分发挥,且因引进了抗压和抗弯性能好的刚性构件而使得结 构体系的稳定性大大提高。如果对索、撑杆和刚性构件进行相对位置的调整,保证了结构的整体稳定性。 (4)建筑结构选型适应性很强 张弦桁架结构中刚性构件的外形可以任建筑师按照建筑功能和美观要求进行自由选择,而不会影响 到结构的受力性能。 (5)运输、制作、施工方便 张弦桁架结构的各类构件及其相关节点种类相对较少,这给工程构件的运输、制作和施工带来了极 大的便利。另外,一些因施而产生的误差可以通过控制预应力钢索的拉力来减小,以至于使得工程质量 大大提高。 1-1-3 预应力张弦桁架结构国内外工程

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