初始几何缺陷对预应力空间钢管桁架运营期承载力的影响开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

空间桁架结构具有承载能力高、跨越能力大、结构轻型化、造型美观等特点，多用于机场航站楼、体育馆、展馆、会展中心以及影剧院等各类大跨度公共建筑中。

空间预应力钢管桁架结构是将现代预应力技术应用于空间钢结构而形成的一种新的结构体系。空间预应力钢管桁架结构作为一种新型的结构形式被广泛的被应用于大跨度的空间体系中，由于此类结构多用于人群密集的大型公共场所，结构本身跨度大，下部空间一般均为密集人群，一旦结构发生破坏，将会造成很大的安全事故。此类结构所处的位置决定了它的承载能力的高低将直接影响整个建筑的安全性能。基于此，研究此类结构的承载能力将有助于把握该结构在运营期间的安全状态；同时，研究成果也可以为同类型结构的安全评估提供参考。

结构稳定性的研究是力学研究的重要领域，自18世纪由euler等人提出之后，一直处于不断的发展中。最初提出稳定性问题是由euler在对细长压杆的研究中提出的，此时主要是解决细长压杆的理解压力问题，其后lagrange明确的提出了压杆稳定的概念。

2. 研究的基本内容与方案

采用MIDAS-GEN空间有限元软件和ANSYS有限元软件，分别建立成都世纪城-新国际会展中心1号展馆第9榀屋面桁架ZHJ9的整体有限元模型及下弦节点局部实体有限元模型，根据按位移加载的弧长法，计算分析桁架整体的极限承载力和下弦钢管的极限承载力，深入分析初始几何缺陷对预应力空间钢管桁架结构运营期极限承载力的影响，为采取适当措施确保其运营安全提供一定的设计依据。

在分析初始几何缺陷对预应力钢管桁架结构极限承载力的影响时，最关键的问题是如何真实合理地描述初始几何缺陷。初始几何缺陷本身有一定的随机性，样本是不可能列举穷尽的，如果初始几何缺陷描述不恰当，不仅计算结果不可信，甚至会出现迭代计算不收敛的情况。在中国期刊网上已下载多篇其它大型钢结构（如大跨度空间钢结构房屋和潜艇的锥-环-柱壳体结构等）的极限承载力研究的文献，拟仔细阅读和消化这些相关资料，从中找到合适的描述初始几何缺陷的方法，应用到成都世纪城-新国际会展中心1号展馆第9榀屋面桁架ZHJ9的极限承载力计算分析中。

3. 研究计划与安排

第1~3周根据任务书要求，撰写开题报告，完成英文文献翻译；

第4周阅读、消化成都世纪城-新国际会展中心1号馆第9榀桁架zhj9的资料和图纸；

第5周学习使用midas-gen空间有限元软件，完成若干例题；学习使用ansys软件中按位移加载的弧长法计算极值点失稳的极限承载力；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]董石麟.中国空间结构的发展与展望[j].建筑结构学报,2010(06).

[2]董石麟.预应力大跨度空间钢结构的应用与展望[j].空间结构,2001(04).

[3]陈申一,郭正兴,张士昌.下弦管内预应力梭形空间桁架结构施工分析[j].施工技术,2005(07).