上海世博會主題館中張弦鋼屋蓋結構靜力分析與研究.pdf

1、隨著社會的迅速發(fā)展，以及工業(yè)生產(chǎn)、文化、體育事業(yè)的不斷進步，社會對大跨度高性能空間結構的需求推動結構向著“更輕量、更寬闊”方向發(fā)展，即此張弦結構得到越來越多的應用和發(fā)展。張弦結構是由剛性上弦、柔性拉索與撐桿構成，能夠發(fā)揮結構優(yōu)點彌補各自不足的一類性能優(yōu)越的半剛性雜交結構。 中國2010年上海世博會主題館西側展廳鋼結構屋蓋即是張弦結構的一個很好的應用和發(fā)展。該屋蓋東西向跨度126m，南北向跨度180m。其屋面形態(tài)突破了傳統(tǒng)拱形屋面

2、形態(tài)的束縛，東西向屋面呈平直形態(tài)，南北向呈波浪形態(tài)，這與目前國內大跨度結構的屋面造型不一樣，是大跨度屋面造型上的一個創(chuàng)新。 本文以上海世博會主題館為工程背景，以西側展廳大跨度張弦鋼屋蓋為研究對象，借助有限元軟件，對該屋蓋結構體系的靜力、穩(wěn)定性及彈塑性方面進行了深入的分析與研究。 首先，系統(tǒng)的介紹了張弦結構的分類、工程應用、主要特點、研究現(xiàn)狀以及非線性有限元基本理論。 其次，從結構力學性能、建筑空間協(xié)調性方面對不同

3、的結構體系進行分析，得出采用單向張弦結構的合理性。在此基礎上，以單榀張弦結構為分析對象，對剛性上弦高度與撐桿高度合理比例、索撐布置方式、拉索截面面積，拉索預應力大小等參數(shù)進行了詳細分析與比較。重點分析該屋蓋獨特的空間V形索撐布置方式及空間雙拉索體系，研究表明，拉索達到對結構的最優(yōu)主動應力控制和主動變形控制功能。此外進行了單根拉索失效后結構效應的分析與研究。 再次，對西側展廳進行了穩(wěn)定性及彈塑性極限承載力分析，重點進行了彈塑性大位