摘要
摘要
空间网格结构具有跨度大、自重轻、整体性强和抗震性能强等优点，因此
被广泛使用在大型公共建筑中，然而结构在长期服役过程中，不可避免由于环
境腐蚀、材料老化等因素而发生性能劣化，结构在服役阶段的安全性至关重要，
有必要对空间网格钢结构服役阶段进行长期跟踪监测，分析结构的关键位置在
主控荷载温度作用下的受力变化规律，揭示构件损伤结构劣化的响应变化规律，
提出空间网格钢结构构件劣化预判监测方法，为结构的安全提供保障。
温度作用的空间网格钢结构受力规律研究。运用实测的温度与应力数据，
确定空间网格钢结构所受的非均匀温度场，揭示非均匀温度场下大跨空间结构
构件应力与支座节点反力的影响变化规律；运用实测的结构构件应力与温度数
据，验证温度作用下结构受力影响变化规律；基于结构支座构件测点的应力值
确定支座测点的竖向支座反力，揭示长期服役下大跨空间结构的竖向支座反力
变化规律、不同时间尺度下构件应力与支座反力的变化规律；揭示温度作用对
空间网格结构整体支座反力、不同子结构支座反力的影响。
结构劣化的响应影响规律研究。考虑大跨空间结构的稳定性，确立构件损
伤结构性能劣化的判断指标，建立结构构件损伤的模型；给出结构在自重下不
同损伤类型、不同损伤位置、不同损伤程度等多种损伤因素下结构的竖向支座
反力变化规律；给出结构不同损伤类型对结构性能的影响规律；给出构件损伤
结构受温度作用、风荷载作用等外荷载作用下结构的竖向支座反力影响规律；
揭示空间网格结构不同位置杆件损伤对结构性能的影响。
基于随机森林的结构劣化预判监测方法。提出空间网格结构竖向支座反力
温度影响消除的方法；依据结构在实际服役过程中受温度作用等主控荷载作用
下结构的性能变化以及响应影响规律，建立构件损伤结构响应、结构性能评估
指标的数据库，运用粒子群优化算法优化随机森林算法模型中的参数，运用随
机森林算法建立构件损伤的结构响应与结构性能劣化评估指标之间的映射关系
模型；基于该模型，给出基于随机森林算法映射关系模型的空间网格钢结构构
件劣化预判监测方法；基于深圳湾体育中心钢结构的实测数据，验证结构性能
劣化预判监测方法。
关键词：大跨度空间钢结构；长期健康监测；结构性能劣化；深圳湾体育中心
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Abstract
Abstract
Thespacegridstructurehastheadvantagesoflargespan,lightweight,strong
integrity,andstrongearthquakeresistance,andisthereforewidelyusedinlarge
publicbuildings.However,duringthelong-termservicelife,thestructureinevitably
experiencesperformancedegradationduetoenvironmentalcorrosion,materialaging,
andotherfactors.Thesafetyofthestructureduringtheservicephaseiscrucial.Itis
necessarytoconductlong-termtrackingandmonitoringofthespacegridsteel
structureduringtheservicephase,analyzethestresschangesofthekeypartsofthe
structureunderthemaincontrolloadandtemperatureeffects,revealtheresponseand
impactofcomponentdamageandstructuraldegradati