【摘要】：彈性網殼結構是一種新型空間網殼結構,通過柔性長桿平面組裝形成的網格在吊裝過程中由于自重作用產生彎曲變形,從而形成設計所需網殼曲面。彈性網殼具備傳統網殼結構的自重輕、材料效率高、空間利用率大、造型美觀等優(yōu)點,還兼具拆裝簡單、施工快捷的優(yōu)勢。然而,自1970年世界上首次建成彈性網殼至今,已建成的彈性網殼總數還非常少,其原因在于設計階段缺乏通用的找形方法能洞悉彈性網殼由幾何曲面到桿件平面布置,再由桿件平面布置到結構實際力學變形這兩個階段網殼的形態(tài)轉換之間的規(guī)律,也沒有通用的設計工具能夠銜接彈性網殼在各個階段的工作。彈性網殼在找形方法和力學計算上對工程師提出了很大的挑戰(zhàn)。本文結合GFRP材料輕質高強、韌性好、彈性模量低延展率高的特點,針對一種GFRP材料組成的吊裝自成型彈性網殼結構的找形方法進行研究,提出一種基于迭代的找形方法,使得網殼結構懸吊于空中時桿端位移已平行于支座,結構可直接下放安裝于預設支座上。在此基礎上,本文對找形所得網殼結構作施工過程模擬。隨后,本文針對自由曲面轉換為桿件平面布置的過程作研究,實現了等邊長網格劃分的算法和空間網格平面展開的算法。在此基礎上,對多種曲面進行網格劃分和平面展開,分析其實際受力變形曲面與原幾何曲面的形狀差異,研究網殼形態(tài)轉換之間的規(guī)律。最后,以結構設計軟件為藍圖整合上述實現的功能,為后續(xù)的進一步彈性網殼研究和進一步軟件研發(fā)打下基礎。本文研究表明,本文提出的迭代找形方法能高效滿足GFRP起吊自成型網殼的施工要求,找形所得網殼結構具有很高的承載力儲備。本文實現的曲面等邊長網格劃分程序和提出并實現的網格平面展開算法對各種曲面形式具有良好的適應性和可用性,分析的算例拓寬了起吊自成型的施工方法的形式和思路,并對網殼由平面到曲面的形態(tài)變換上做出了一定探索。最后整合的找形設計軟件功能完備,能在彈性網殼在找形設計和分析上提供有力的幫助。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU399
【圖文】：

上海交通大學碩士學位論文第一章 緒論1.1 研究背景1.1.1 彈性網殼結構彈性網殼結構是一種采用柔性桿件組裝并通過彈性變形成空間幾何形狀的新型空間結構[1]。它具有自重輕、材料效率高、空間利用率大、造型美觀且施工簡單快捷等優(yōu)點。網殼采用統一規(guī)格的長直桿件，在平面上放樣布置連接，隨后通過支撐或起吊的方式通過構件自身的彎曲變形和桿間轉角來形成曲面造型，結構支撐成型之后將網殼邊緣桿件錨固在支撐節(jié)點上，由此來獲得面內抗剪剛度來抵御風雪等荷載[2]彈性網殼體結構在建造、使用過程中都處于彈性變形，拆裝簡單，可復用性高。其變形過程如圖 1-1 所示。

的剛度太大難以彎曲成型；如果構件的彈性模量過小足使用要求。所以，彈性網殼對材料的要求是剛柔合纖維材料 GFRP 和彈性網殼的結構形式，可以充性，也滿足彈性網殼需要的連續(xù)柔性長桿要求。相較，GFRP 的力學性能離散度小，變形性能也更優(yōu)秀[的發(fā)展歷程建筑領域的應用已有數十年的歷史。第一個真正意德國工程師弗雷·奧托在 1976 年建成的曼海姆多功體組成，由兩層5cm × 5cm截面的木條組成，并覆是60 ，結構最高點20 。整個結構覆蓋7400構的建造過程中，支撐其成型采用的是內部搭腳手構來進行設計，未考慮長期使用，因此沒有按長期建力，但是這個結構依舊延用至今[11]。

然而由于木材易腐蝕老化、易燃、施工困，此類結構并未得到廣泛使用。著 FRP 材料越來越多地被應用于建筑工程當中，不應用面[12]。法國的 Navier Laboratory 研究人員結合 這一具有韌性的材料，可以通過材料的彎曲來形成activebending）來使結構產生較高的剛度�；谶@一了他們的青睞[13]。構原型試驗和找形方法研究后，他們分別于 2007 年座彈性網殼結構，其中 Gridshell Ur Navier（2007）m at Solidays（2011）作為巴黎當地 Solidays 音樂節(jié)提供了活動場所，之后被拆除[14]。CréteilCathedral（古教堂翻修工程中的臨時教堂，為附近的教民提供名教民，計劃使用時間2年。此結構占地350m2，結構實際公共服務的概念性建筑，這一系列工程充分展用于網殼結構的可行性和優(yōu)勢，有良好的發(fā)展前景

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 徐以揚;方海;劉偉慶;;復合材料拉擠型材在桁架橋梁結構中的應用與發(fā)展[J];世界橋梁;2010年04期

2 方立新;顧建新;孫遜;;彈性曲彎空間網殼結構的找形與承載設計[J];空間結構;2007年04期

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本文編號：2769847