庐江体育馆屋面钢结构分析及受力性能实测

摘要

在现代科学技术高速发展的社会中，人们对现代建筑的要求不仅局限在功能上，更要满足现代艺术和审美特征，于是就促使研究、设计人员不断的更新和创造，空间钢结构体系类的建筑尤其受到人们的重视。它主要利用钢材混合低碳类物质制成，钢结构材料主要特征是强度、刚度很大，相对重量较轻，在建筑工程上，多数用于某些超高层、复杂结构、跨度大等现代化建构造物；另外，钢结构材料由于生产的各种特性，内部材料比较均匀，各方向具有相同性能，在实际建造工程上很适用于各种假定情况；它的材料性能还具有韧性、弹性和适应一定变形的功能，动静力荷载作用于钢结构上时，一般不会发生破坏，因此在现代化大建设中得到广泛应用。　　本文以“庐江体育馆屋面钢结构分析及受力性能实测”项目为课题背景，将结构处在各种荷载及地震作用下的位移、变形、应力、内力等分析出来，使用MIDAS/GEN有限元软件及其理论进行系统化的研究，重点工作内容及成果如下：　　⑴首先讲述了钢结构桁架体系在国内外的发展及应用，桁架结构的分类与连接形式；　　⑵介绍了钢管桁架结构模型的建立与设计原理，采取设计所需的理论依据，有限元分析的理论，桁架梁单元的计算，实际工程结构的监测原理及相关仪器；　　⑶结构在不同荷载工况组合下，采用MAIDS/GEN有限元分析软件对钢管桁架进行分析计算，得出结构桁架杆件的应力、内力、反力及变形情况，对桁架结构的极限承载力、安全性、工作状态及稳定程度深入分析，发现它的整个变化规律、受力情况及变形都符合要求；　　⑷在刚性强度、位移变化、振动或摆动幅度上对刚管桁架设立一定的约束，观察其刚度变化，验证得出各个桁架单元的长度及截面都是合理的，钢管桁架结构具有良好的协调性和整体性；　　⑸在抗震方面的研究，选择多遇地震作用下，使用振型反应谱分析桁架结构，得出输入不同地震波时的结构受力、变形规则符合规定；同样在多遇地震作用下，使用弹性时程分析的方法研究结构整体和局部的抗震能力、位移与变形，求出最大位移数值，并将组合地震波输入结构与不同单独地震波输入结构引起的结构反应对比，得出结构在各个地震作用时的变化情况在规定范围内；　　⑹将弹性时程分析与振型反应谱分析作比较，总结两种方法在本工程结构应用上的不同点，并将其与实际工程做比较，分析发现弹性时程分析更接近实际情况；　　⑺将现场仪器所测的实际数据归纳整理，剔除无效读数，与模型所得结果比较，发现它们变化基本是一致的，但是有多种因素影响，局部结构存在着一些差异。　　本文经过对庐江体育馆屋面钢管桁架结构的受力分析和安全性、稳定性的分析，对结构设计与计算过程中遇到的相关难题进行了探讨性的解决。

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第一章 绪论

1.1 钢管桁架结构的概述

1.2钢管桁架结构的应用

1.3钢管桁架结构的分类及连接形式

1.4本文主要的研究工作

第二章 钢管桁架结构分析与监测理论

2.1钢管桁架结构的模拟分析

2.2钢管桁架结构的监测理论

2.3本章小结

第三章 庐江体育馆钢管桁架结构分析

3.1工程概述

3.2体育馆钢管桁架结构选型

3.3结构体系与设计参数

3.4钢管桁架结构的分析计算

3.5本章小结

第四章 庐江体育馆钢管桁架屋面受力性能实测

4.1监测的目的及意义

4.2监测技术难点

4.3应力—应变的监测

4.4结构变形监测

4.5小结

第五章 结论及展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果