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1、拱形钢结构的抗震效果的研究1.本课题国内外研究现状评述及研究意义。2.研究的主要内容、基本思路和方法、重点难点、主要观点及创新之处。3.前期研究基础和参考文献。 本课题主要研究在钢结构由于其具有良好的延展性以及其抗拉，抗压等具有良好的抗震的特点，在现代社会大量运用的情况下，拱形钢结构与其他类型钢结构在抗震 性能方面的优点，以及对人类生产，生活的好处。 一、本课题国内外研究现状述评及研究意义一、本课题国内外研究现状述评及研究意义 （一）国内外研究现状述评（一）国内外研究现状述评 国外钢结构建筑已达到百分之二十到四十，而我国钢结构建筑才仅仅达到百分之 五，而钢结构具有许多混凝土结构不具有的有优点，
2、在这样的背景下，我国钢结构建 筑肯定会迎来飞速的发展期，拱形钢结构具有跨越能力大，养护维修费用小，外型美 观，抗震性能优越等特点，在将来一定会广泛运用。 （二）研究意义（二）研究意义 理论意义理论意义 1：钢材更接近于等质均匀体，计算可靠，其各个方向的物理力学性能基本相同，实际 受力情况与力学计算结果 最相符合。 2：拱形结构是具有弧形轴线结构的推力结构，在竖向荷载作用下支座产生水平推力， 利用其曲线拱轴将荷载作用产生的弯矩转换为轴向压力，尤其是在承受全跨荷载 作用时具有 较高的刚度和承载力。因此在大跨度结构中得到广泛应用。 实际意义实际意义 1：由于钢材可以回收冶炼，重复利用，所以钢结构是一
3、种节能环保并能循环使用的建 筑结构，符合经济持续发展的要求。 2：钢结构容重虽然大，但强度很高，与其他建筑材料相比，钢材的容重与屈服点的比 值最小。由于重量较轻，便于运输和安装，适合跨度大的结构，也适用于可移动，有装拆 要求的结构。 3：钢结构制造简便，施工方便，具有良好的装配性，在经济建设中可以加快生产，提 高经济效益。 4：通过研究拱形钢结构与其他钢结构在抗震方面的优缺点，进一步得出拱形钢结构在 抗震方面较其他钢结构有更好的稳定性和变形能力，适应于大规模生产和生活的需求，为 人们在地震来临时提供了更加安全可靠的保障。 二、研究的主要内容、基本思路和方法、重点难点、主要观点及创新之处。二、研
4、究的主要内容、基本思路和方法、重点难点、主要观点及创新之处。 （一）研究的主要内容（一）研究的主要内容 拱形结构又叫推力结构，它的特点是把受到的压力分解成向下的压力和向外 的推力，是所有结构中唯一产生外推力的结构，团队希望在研究期间通过对拱形钢结 构的研究，包括对基座的设计处理以及对跨中结构的应力设计计算，在计算过程中对 比于国内一些钢结构建筑的设计，从中找出优劣，再结合相关资料基于建筑设计基础 规范，结合一系列的在钢结构节点应力，结构弯矩以及预应力设计的基础计算，找到 拱形钢结构在抗震性能方面与其他钢结构的优劣所在。（二）基本思路和方法（二）基本思路和方法 1.1.研究的基本思路研究的基本思
5、路2.2.研究方法研究方法 1 1：内力和变形计算：内力和变形计算 拱规拱规规定采用线弹性分析方法或考虑几何非线性的弹性分析方法，规定采用线弹性分析方法或考虑几何非线性的弹性分析方法， 拱规给出 了线性分析的 钢拱的内力及典型竖 向荷载作用下 的变形计算方 法 ，其中给出了 两铰拱和 三 铰拱内力计算式 ，对于无 铰拱可参考结构力学方法分析；变形计算式则分别考虑弯曲 、轴力 和剪切的影响 ，根据有限元计算结果拟合得到简化计算式；对于腹板开孔钢拱 ，在实腹式 截 面拱的基础上，将其等效为双肢缀板 格构式拱 ，对弯曲项和剪切 项根据开洞情况进行 了等效 修正 ，并增加了由剪力次弯矩引起的变形项，
6、获得了其变形计算的拟合式 2：有限元分析方法 有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多 称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的（较简单的）近似解， 然后推导求解这个域总的满足条件（如结构的平衡条件），从而得到问题的解。这个 解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际 问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成 为行之有效的工程分析手段。 有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元。有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用，例如用多边形（有限个直线单元）逼近圆来求得圆 的周
7、长，但作为一种方法而被提出，则是最近的事。有限元法最初被称为矩阵近似方 法，应用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力 学研究的科学家的浓厚兴趣。经过短短数十年的努力，随着计算机技术的快速发展和 普及，有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成 为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。3：振型分解设计分析振型分解又称振型分解反应谱法。这种方法属于在反应谱 基础上进行的设计分析。其中 用 到最多的是加速度谱，在 抗震 设计规范 中的反应 谱就是以实际的大量地震记录及人工 地 震 绘制综合得到的标注反应谱。当前在用的反应谱主要是单自
8、由 度对象形成的，只能反映 单 自由度问题的动力和地震相应的最 大值。振型分解通过拟定静力的计算形式，将实际问题离 散成 单个自由度的问题，先求解离散对象振动周期和振型，再进行动 力方程的给出，最 后通 过离散求解来进行振型组合。从而实现 多自由度问题的单自由度转变，中综合得出反应谱解 答。这种 方式的不足在于进行的是惯性力的静力处理，所做出的反应谱 只能反映最大 地震响 应值，无法反映 地震全过程振动、结构位移 及内力变化过程。这种方法优点在于方法 和理论 简单，容易掌 握，所以还是得到广泛的使用 重点难点1：针对拱形钢结构抗震设计要求，需要进行先整体再局部的计算验证，局部细节计算考 虑的因
9、素颇多，需要对不同地域，钢结构的跨度，支座的处理以及在满足审美要求的前提下来 计算验证。 2：计算需要一定的知识储备，要求队员需要进一步的学习，同样在钢结构的计算过程中， 采取的计算方法，以及针对结果的验证需要基于理论基础。 主要观点 1：钢结构在现在科技飞速发展的时代，迅速的蓬勃发展，对经济的建设起着重要的作用。 2：钢结构的抗拉，抗压性能好，有很好的适用性，可以用于大型建筑物的构造。 3：钢结构在当今社会应用率低，有很大的发展空间。 4：钢结构具有比的密闭性能对于特殊建筑提供了很好的选择基础。 创新之处 1：分析多元化：在对钢结构的计算上，采用了多种的计算方法，使得结果更具有真实性。2：通
10、过类比分析的方法，使我们很清晰的认识到拱形钢结构与其他钢结构在抗震方面的 优缺点。 （二）主要参考文献（二）主要参考文献 1 1：郭彦林：郭彦林 ，林冰焊接工形截面抛物线拱平面，林冰焊接工形截面抛物线拱平面 内稳定内稳定 性试验研究性试验研究 2：郭彦林，窦超郭彦林，窦超. .现代拱结构原理与应用 3: 郭彦林，胡淑辉一种新型预应力索拱结构的弹性 稳定性能研究 J 空间 结构，2 00 5，11 4:张海捷.浅谈高层钢结构建筑杭震概念设计J .科技致富向导 ,2012(35). 5:晓东,陈巍.简述高层钢结构房屋的杭震计算要点J .林业科技情报 ,2011(3). 6:建筑抗震设计规范(GB200112010)S .北京:中国建筑工业出版社 ,2010 7: 窦超 ，郭彦林均匀受压圆弧拱平面外弹塑性稳定 设计方法
