復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究：以上海天文館為例

第 1 章　緒論 ………………………………………………………………… 1
1.1　復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)發(fā)展概況 …………………………………………………… 1
1.2　上海天文館項(xiàng)目 …………………………………………………………… 3
1.2.1　項(xiàng)目背景 …………………………………………………………… 3
1.2.2　設(shè)計思路及建筑要求 ……………………………………………… 4
1.3　本書主要研究內(nèi)容 ………………………………………………………… 10
1.3.1　結(jié)構(gòu)整體設(shè)計研究 ………………………………………………… 10
1.3.2　結(jié)構(gòu)舒適度的控制技術(shù)研究 ……………………………………… 10
1.3.3　混凝土殼體結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工技術(shù)研究 ………………………… 10
1.3.4　節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計研究 ………………………………………………… 10
1.3.5　結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載研究 …………………………………………………… 11
第 2 章　復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)技術(shù)研究與工程實(shí)踐 ……………………………… 12
2.1　結(jié)構(gòu)整體設(shè)計研究 ………………………………………………………… 12
2.1.1　上部結(jié)構(gòu)體系 ……………………………………………………… 12
2.1.2　主要部位結(jié)構(gòu)布置 ………………………………………………… 14
2.2　結(jié)構(gòu)計算分析 ……………………………………………………………… 20
2.2.1　設(shè)計計算方法 ……………………………………………………… 20
2.2.2　結(jié)構(gòu)控制指標(biāo) ……………………………………………………… 22
2.2.3　結(jié)構(gòu)靜力計算分析結(jié)果 …………………………………………… 22
2.2.4　結(jié)構(gòu)抗震性能分析 ………………………………………………… 43
2.3　結(jié)構(gòu)舒適度控制技術(shù)研究 ………………………………………………… 50
2.3.1　結(jié)構(gòu)振動控制研究現(xiàn)狀 …………………………………………… 50
2.3.2 TMD 振動控制的研究現(xiàn)狀 ……………………………………… 52
2.3.3　人行荷載的研究現(xiàn)狀 ……………………………………………… 54
2.3.4　人致振動舒適度評價方法 ………………………………………… 56
2.4　天文館結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位舒適度計算 ………………………………………… 63
2.4.1　結(jié)構(gòu)在步行激勵下的響應(yīng) ………………………………………… 64
2.4.2 TMD 參數(shù)設(shè)計 …………………………………………………… 67
2.4.3　設(shè)置 TMD 后的減震效果 ………………………………………… 68
2.5　本章小結(jié) …………………………………………………………………… 69
第 3 章　混凝土殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工技術(shù)研究 …………………………… 71
3.1　混凝土殼體結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用 …………………………………………… 71
3.1.1　混凝土殼體結(jié)構(gòu)的發(fā)展 …………………………………………… 71
3.1.2　鋼筋混凝土殼體結(jié)構(gòu)發(fā)展的主要障礙 …………………………… 73
3.2　曲面混凝土結(jié)構(gòu)的施工 …………………………………………………… 74
3.2.1　曲面混凝土施工中的難題 ………………………………………… 74
3.2.2　曲面混凝土施工的施工方法 ……………………………………… 74
3.2.3　曲面混凝土施工的分項(xiàng)工程控制 ………………………………… 75
3.3　天文館混凝土殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計 ……………………………………………… 77
3.3.1　球幕影院區(qū)域結(jié)構(gòu)布置 …………………………………………… 77
3.3.2　球幕影院區(qū)域結(jié)構(gòu)靜力分析 ……………………………………… 78
3.3.3　球體與混凝土殼體節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)造 ………………………………… 82
3.3.4　球幕結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性能分析 ……………………………………… 82
3.3.5　多遇地震作用下球幕結(jié)構(gòu)抗震性能分析 ………………………… 82
3.3.6　罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)抗震性能分析 ……………………………… 85
3.4　天文館混凝土殼體結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究 …………………………………… 91
3.4.1　混凝土曲殼結(jié)構(gòu)設(shè)計概況 ………………………………………… 91
3.4.2　工程施工特點(diǎn)和難點(diǎn) ……………………………………………… 93
3.4.3　殼體結(jié)構(gòu)施工順序 ………………………………………………… 93
3.4.4　殼體施工模板與支撐體系設(shè)計 …………………………………… 94
3.4.5　殼體結(jié)構(gòu)施工技術(shù)措施 …………………………………………… 96
3.5　本章小結(jié) …………………………………………………………………… 98
第 4 章　節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計研究 ……………………………………………… 100
4.1　節(jié)點(diǎn)形式 ………………………………………………………………… 100
4.1.1　根據(jù)施工方法劃分 ……………………………………………… 100
4.1.2　復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)常用節(jié)點(diǎn)形式 …………………………………… 101
4.2　節(jié)點(diǎn)研究方法 …………………………………………………………… 102
4.2.1　試驗(yàn)研究 ………………………………………………………… 102
4.2.2　數(shù)值模擬 ………………………………………………………… 102
4.2.3　組件法 …………………………………………………………… 103
4.3　節(jié)點(diǎn)設(shè)計研究 …………………………………………………………… 103
4.3.1　球幕影院球體與混凝土殼體連接節(jié)點(diǎn) ………………………… 103
4.3.2　大懸挑區(qū)域弧形桁架相貫節(jié)點(diǎn) ………………………………… 106
4.3.3　弧形桁架與混凝土筒體之間連接節(jié)點(diǎn) ………………………… 112
4.3.4　鋁合金網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)桿件連接節(jié)點(diǎn) ………………………………… 116
4.4　本章小結(jié) ………………………………………………………………… 118
第 5 章　復(fù)雜結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載研究 …………………………………………… 120
5.1　大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)抗風(fēng)研究概況 ………………………………………… 120
5.1.1　研究思路 ………………………………………………………… 120
5.1.2　研究手段 ………………………………………………………… 120
5.1.3 ANN 在結(jié)構(gòu)抗風(fēng)領(lǐng)域的應(yīng)用 ………………………………… 121
5.1.4　主要研究內(nèi)容 …………………………………………………… 123
5.2　剛性模型風(fēng)洞測壓試驗(yàn) ………………………………………………… 124
5.2.1　風(fēng)洞試驗(yàn) ………………………………………………………… 124
5.2.2　風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果分析 ……………………………………………… 132
5.3　天文館表面風(fēng)壓的 ANN 預(yù)測 ………………………………………… 152
5.3.1　人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)及研究意義 ………………………………… 152
5.3.2 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理 ……………………………………… 153
5.3.3　天文館表面未知測點(diǎn)的平均風(fēng)壓系數(shù)預(yù)測 …………………… 155
5.3.4　未知風(fēng)向角下的平均風(fēng)壓系數(shù)預(yù)測 …………………………… 160
5.3.5　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測結(jié)果分析 ………………………………………… 162
5.4　數(shù)值模擬研究 …………………………………………………………… 163
5.4.1　流場數(shù)值模擬方法 ……………………………………………… 163
5.4.2　邊界條件設(shè)置及網(wǎng)格劃分 ……………………………………… 164
5.4.3　天文館風(fēng)荷載參數(shù)數(shù)值模擬 …………………………………… 165
5.5　數(shù)值模擬與風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果對比分析 …………………………………… 171
5.5.1 CFD 方法得到的結(jié)構(gòu)表面風(fēng)荷載分布特點(diǎn)…………………… 171
5.5.2　數(shù)值模擬與試驗(yàn)結(jié)果對比分析 ………………………………… 174
5.6　本章小結(jié) ………………………………………………………………… 176
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………… 177