發(fā)布時間：2019-11-15 04:27

【摘要】：目前單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中桿件常采用圓管，與之相配套的節(jié)點形式通常為焊接空心球。隨著對建筑美觀上的追求，球節(jié)點在一定程度上未能滿足該需求。圓管與球節(jié)點所形成的節(jié)點區(qū)域，其上下面均為曲面，，對結(jié)構(gòu)表面的覆蓋物，如玻璃、金屬屋面等的鋪設(shè)造成不便。為解決上述問題，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中桿件也可采用矩形管。但桿件較多時，矩形管的相貫節(jié)點不僅在構(gòu)造上麻煩而且節(jié)點核心區(qū)相交十分復(fù)雜。為解決矩形管的連接問題，一種新型的網(wǎng)殼節(jié)點形式—厚壁鋼管節(jié)點被提出。目前在單層網(wǎng)殼設(shè)計中節(jié)點一般簡化成理想剛接，但實際上節(jié)點并不是無限剛的，因此研究該厚壁鋼管節(jié)點及其剛度對網(wǎng)殼整體穩(wěn)定性的影響顯得很有必要。論文研究內(nèi)容包括以下四個部分： 首先，提出新型節(jié)點—厚壁鋼管節(jié)點尺寸設(shè)計的實用公式，并對節(jié)點的構(gòu)造及使用提出幾點建議。 其次，使用有限元軟件ANSYS對厚壁鋼管節(jié)點進行分析。主要研究節(jié)點受軸壓、強軸受彎、弱軸受彎時的變形、應(yīng)力、承載力以及節(jié)點初始剛度。重點探討了厚壁鋼管直徑、壁厚、連接板板厚等因素的影響。研究表明，節(jié)點強軸受彎時，壁厚對節(jié)點承載力影響較大，而直徑和連接板板厚影響不大。節(jié)點分別在弱軸方向受彎和單向受壓時，承載力均隨壁厚、直徑和連接板板厚的增大而增大，三者中鋼管壁厚對承載力影響最大。 第三，針對現(xiàn)有節(jié)點剛度分析程序中節(jié)點之間不是兩兩相連的缺陷，利用ANSYS中的APDL語言編制程序，引入Matrix27單元來模擬節(jié)點剛度。通過國內(nèi)外文獻中的3個經(jīng)典算例，驗證所編程序是可行并精確的。 第四，對K6型、聯(lián)方型單層網(wǎng)殼以及浙江省某市開發(fā)區(qū)公共服務(wù)中心的多功能廳單層網(wǎng)殼鋼屋蓋進行特征值屈曲分析和幾何非線性整體穩(wěn)定分析。研究表明，考慮節(jié)點剛度時網(wǎng)殼的特征值和極限穩(wěn)定承載力相比理想剛接時要小，并且節(jié)點剛度對網(wǎng)殼穩(wěn)定承載力的影響不可忽略。
【圖文】：

1.1 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的發(fā)展概述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是將桿件沿某個曲面有規(guī)律布置而成的空間結(jié)構(gòu)體系[1][2]。它自重輕、結(jié)構(gòu)剛度好、可以覆蓋較大的空間，不同曲面的網(wǎng)殼可以提供不同類型的建筑造型，因此建筑師也樂意使用該種結(jié)構(gòu)形式。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)常用的一種結(jié)構(gòu)體系。具有實際意義的鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼由施威德勒設(shè)計并建造，從此以后就陸續(xù)出現(xiàn)不同形式的網(wǎng)殼，例如肋環(huán)型、凱威特型、聯(lián)方型、等。如今大跨度的展覽館、體育館等建筑，都有網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的身影。網(wǎng)殼的發(fā)展仍在不斷向前，其發(fā)展趨勢是形狀越來越新穎，跨度也越來越大。這些年來網(wǎng)殼在國內(nèi)實際工程中的應(yīng)用很廣并且跨度也很大，例如在 1995 年落成的天津體育館（圖 1-1），屋蓋采用雙層的球面網(wǎng)殼，直徑為 108m，矢高為 35m。2007 年建成的國家大劇院（圖 1-2），采用雙層的肋環(huán)型網(wǎng)殼體系，跨度為 212.2m×l43.6m，高度為 46.285m。

1.1 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的發(fā)展概述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是將桿件沿某個曲面有規(guī)律布置而成的空間結(jié)構(gòu)體系[1][2]。它自重輕、結(jié)構(gòu)剛度好、可以覆蓋較大的空間，不同曲面的網(wǎng)殼可以提供不同類型的建筑造型，因此建筑師也樂意使用該種結(jié)構(gòu)形式。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)常用的一種結(jié)構(gòu)體系。具有實際意義的鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼由施威德勒設(shè)計并建造，從此以后就陸續(xù)出現(xiàn)不同形式的網(wǎng)殼，例如肋環(huán)型、凱威特型、聯(lián)方型、等。如今大跨度的展覽館、體育館等建筑，都有網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的身影。網(wǎng)殼的發(fā)展仍在不斷向前，其發(fā)展趨勢是形狀越來越新穎，跨度也越來越大。這些年來網(wǎng)殼在國內(nèi)實際工程中的應(yīng)用很廣并且跨度也很大，例如在 1995 年落成的天津體育館（圖 1-1），屋蓋采用雙層的球面網(wǎng)殼，直徑為 108m，矢高為 35m。2007 年建成的國家大劇院（圖 1-2），采用雙層的肋環(huán)型網(wǎng)殼體系，跨度為 212.2m×l43.6m，高度為 46.285m。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TU33

【參考文獻】

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本文編號：2561143