一、大空间结构施工安全保障关键技术研究
1、大型空间结构体系施工安装过程的数值仿真技术研究及CAD软件开发
。针对大型结构体系的吊装、滑移、张拉、卸载等施工安装手段，研究了主动索和被动索力学模型、非理想接触节点模型，建立了分段吊装的节点位置迁移原则，完成了整个施工安装过程的数值模拟，并开发了大空间结构施工过程CAA辅助分析模拟软件；
。研究成果可以完善空间结构设计和建造过程的分析理论，为大量待建新型空间结构提供施工预安装手段，有助于消除重大工程项目施工安装中的安全隐患，确保大型空间结构体系施工安装的安全性。
2、大空间结构施工过程模拟计算方法研究
。针对大型钢结构整体施工方法中的吊点设置原则、吊装过程中运动不同步的控制限值及施工过程中结构边界条件变化的分析，提出了用于确定合理吊点位置的修正“random guess”流程分析法；提出了用于控制吊装过程不同步“non-synchronism limitation”计算流程；
。针对结构在施工过程中的变边界问题，提出了模型等效变换法和强制约束法；将虚拟样机技术和柔体动力学理论应用到钢结构施工过程的运动分析和仿真模拟研究中，通过对三维运动仿真软件COSMOS／Motion的模拟方法进行修正，提出了用于仿真模拟大型钢结构施工过程的方法和实施步骤。通过模拟分析一个实际钢结构工程的施工过程，分析各种模拟的运动形态、力学形态和控制参数等，了解施工过程的薄弱环节或危险环节，提出施工中施工过程预警的参数和运动状态。
二、常规条件下大空间结构使用安全保障关键技术研究
1、新型薄膜材料ETFE材料特性及ETFE气枕结构设计与施工方法研究
。对ETFE材料单向拉伸特性进行了试验研究，参考塑料薄膜试验标准确定ETFE薄膜试验方法，给出了决定ETFE材料屈服点、弹性常数的分析方法。通过对三种常用厚度膜材经向和纬向的单向拉伸试验，得到了ETFE薄膜材料的抗拉强度、断裂延伸率、第一和第二屈服强度、弹性常数以及泊松比等重要的材料参数；
。对ETFE气枕结构进行了模型试验研究，包括成形试验、充气试验和加载试验。利用材料试验得到的材料参数进行气枕模型的数值计算，并将试验结果与数值结果进行比较分析。根据本研究的试验结果，采用割线弹性模量进行数值分析得到的膜面位移与试验值比较吻合；
。针对气枕结构需要设置充气控制系统，同时需要较高的运行以及维护成本的缺点，提出了以弹簧代替充气的新型弹簧枕式膜结构，并对这种新型结构体系的可行性进行分析，给出了设计方法；
。进行了ETFE薄膜屋盖铝合金试验展示厅的设计、制作与施工。展示厅采用可拆卸式铝合金结构，不锈钢节点。屋盖采用ETFE气枕与新开发的ETFE弹簧枕式结构两种单元结构形式。
2、新型拉索-玻璃穹顶结构研究
。通过对各种玻璃材料的力学性能和玻璃节点的连接方式进行了广泛的调查分析，对将玻璃作为结构承重构件材料的可行性进行了论证；
。基于充分发挥玻璃材料高抗压性能的特点，构造了一种新型拉索-玻璃采光顶结构体系；研究了该体系在竖向对称荷载、竖向反对称荷载和风吸力作用下的内力和位移等静力特性，了解结构中玻璃板应力的分布和节点位移的变化，并与纯玻璃壳结构的静力特性进行比较，得到了拉索截面、预应力、玻璃板厚、矢跨比和水平索位置等参数对结构静力特性的影响，分析了结构应力和竖向位移在不同参数下的变化特征；
。对拉索-玻璃穹顶结构进行了整体静力稳定性分析，研究拉索截面、预应力、玻璃板厚、矢跨比和水平索位置等参数对结构整体稳定性能的影响，并研究在结构到达整体失稳时，下部斜拉索的内力变化，对一块或多块玻璃破碎后的结构稳定性能进行了分析和研究；
。对拉索。玻璃穹顶结构体系的自振特性进行了研究，并进行了参数分析；
。对现有玻璃结构连接节点进行了综合研究，并构造出一种适于新型拉索-玻璃结构体系的节点构造形式，根据提出的局部边界只受压单元的理论，给出了螺栓连接和夹板连接的玻璃板的计算算例，验证了新连接构造方案的可行性和有效性。
3.大空间结构健康监测与评估软件系统开发
。软件主要对结构变形、位移、振动等物理参数进行监测，对监测数据进行处理，从而实现对结构的初步评估。软件系统主要包含结构建模、结构分析、数据采集、数据处理、安全评估等几大模块。通过工程实例分析验证了软件的可靠性。
责任编辑：xiaohan
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