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轮辐式空间索膜结构是一种目前应用非常广泛的大跨度空间结构形式,在此类结构中,受压环、受拉索以及绷紧的膜片共同构成自平衡体系,结构内部的预应力水平以及分布对于体系的刚度及工作性能起至关重要的作用。轮辐式空间索膜结构在使用过程中,受环境及结构损伤的影响,受拉索可能发生预应力松弛,如果松弛达到一定程度,结构的性态就会发生明显变化,严重时可能造成危险。因此,积极开展轮辐式空间索膜结构的健康监测与损伤识别研究是必要的。
本文结合佛山世纪莲体育中心体育场屋盖结构监测工作的进行,研究轮辐式空间索膜结构的损伤反应,采用测量静态位移和索力相结合的监测方法,对该类结构中拉索及膜材的损伤识别问题进行了初步探讨。
论文主要进行了以下4方面的工作:
1.通过对屋盖结构的有限元分析,比较该结构损伤前后的自振特性,指出对轮辐式索膜结构进行损伤识别可以采用静态监测的方法,与采用动态监测的方法相比费用小而且可靠。
2.通过计算发现大跨度空间结构受温度作用造成的节点位移以及索力改变非常明显,由此指出通过监测手段进行结构损伤预警之前应首先排除温度的影响。
3.假设不同位置的拉索发生程度不同的松弛,考察周边拉索内力和节点坐标随之发生的改变,建立结构损伤和结构反应之间的对应关系,达到可以通过有限的监测就能实现对严重损伤进行预警的目的。
4.针对如何通过索力和节点坐标的监测来判断膜材是否发生松弛进行了初步的探讨。