【摘 要】
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应用日益增多的不对称钢塔结构具有高宽比大,横向刚度小,在水平荷载(主要是风荷载和地震作用)作用下非线性效应显著的特点,而国内外研究高耸结构非线性问题主要针对构架式塔
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应用日益增多的不对称钢塔结构具有高宽比大,横向刚度小,在水平荷载(主要是风荷载和地震作用)作用下非线性效应显著的特点,而国内外研究高耸结构非线性问题主要针对构架式塔架(主要用于电视塔)和桅杆结构,对不对称空间杆系钢塔结构的非线性分析可借鉴的资料很少。本文对不对称钢塔结构进行了非线性分析与设计应用。在PEP单元的基础上,建立了一种新的进行几何非线性分析的单元模型——EEP单元,该单元考虑了双向弯曲变形和扭转变形,通过分析比较,证明该单元比PEP单元精度要高。对半刚性连接和结构杆件的初始几何缺陷两种非线性因素进行了研究。得到了将半刚性节点和几何非线性同时考虑的刚度方程;建立了具有初始弯曲几何缺陷的EEP单元模型,用势能原理推导了刚度方程,可以直接模拟构件的初始弯曲对构件本身性能的影响。各国规范对非线性分析的规定和要求也在本文中进行了综合叙述。本文通过算例阐述了对钢塔结构由于不对称性所带来的不利影响,算例表明不对称性使得结构承受更大的非线性效应,内力和位移均较对称情况大得多,在算例分析的基础上,提出不对称钢塔的设计建议,以供工程参考。支撑是提高高耸钢塔结构抗侧刚度的重要措施之一,本文对支撑的作用进行也进行了算例分析,对支撑的设计提出了建议。在理论分析研究的基础上,文章对典型的不对称钢塔实例——南京奥体观光塔进行了设计应用,通过对该结构的非线性分析,论证了结构设计的正确性。
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