充气张弦穹顶结构基本力学性能研究

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1、充气张弦穹顶结构基本力学性能研究充气张弦穹顶结构是基于 Tensairity 概念而提出的新型结构体系。其结构形式简单、受力明确、外形美观, 同时具有刚性、柔性结构的优点 , 并且制作、运输、施工简捷方便, 具有巨大的发展潜力。本文提出了双向网格式和辐射式两种不同形式的充气张弦穹顶结构，并利用大型有限元软件ABAQU豌立了充气张弦穹顶结构的精细化有限元模型, 实现了结构从放样状态充气至初始态再到承受外荷载的全过程模拟 , 研究中发现在外荷载作用下气囊内气压变化明显, 并且温度作用对内气压影响显著。在此基础上重点研究了跨度为80m的两种不同结构形式的充气张弦穹顶结构 , 对其在四种不同荷载工况下

2、的内力分布和变形情况进行了分析, 研究了结构在不同荷载形式下的稳定性, 并掌握了此类结构的自振特性。 结果表明 , 两种形式结构均具有较好的静力性能, 气囊和拉索大大提高了结构的稳定性; 两种结构均为频谱密集型结构，且表现出较大的刚性。然后分别针对80m跨度的两种充气张弦穹顶结构进行了系统的参数分析, 通过对结构初始内气压、上弦矢高、下弦垂度、下弦索直径等四种不同的结构参数的研究, 总结了以上参数变化对结构静力性能和稳定性的影响。研究发现 , 初始内气压对结构影响很大, 在较小的内气压下结构便具有良好的力学性能; 在一定范围内增大上弦矢高、下弦垂度和下弦索直径均能有效提高稳定承载力。在辐射式充气张弦穹顶结构的基础上, 提出了类似于弦支穹顶的多气囊组合式充气张弦穹顶结构，并建立了 140m跨度的双气囊组合式充气张弦穹顶结构的有限元模型进行分析计算。 结果表明 , 该结构具有良好的静力性能 , 且稳定承载力满足规范要求。