节点刚度对凯威特型单层球面网壳结构风振响应的影响研究

发布时间：2017-10-17 20:09

  本文关键词：节点刚度对凯威特型单层球面网壳结构风振响应的影响研究

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【摘要】：随着我国空间钢结构技术水平的迅速提升和人们对大空间公共建筑的需求日益增加,使得大跨度空间结构成为我国建筑领域新的热点,其中网壳结构因其受力合理、跨度大、造型优美等优点倍受人们的青睐。但是,网壳结构重量轻,刚度小,受风面积大,属于风荷载敏感结构,在一些有强风的地区,风荷载甚至超过地震作用成为结构设计时的控制荷载,因此网壳结构抗风性能的研究具有非常重要的现实意义。目前,从事网壳结构抗风研究的学者众多,并取得了一系列重要的成果,本文主要是对先前学者们未探究过的节点刚度对网壳结构抗风性能的影响做了如下研究工作,并得出几点结论,希望可以为网壳结构的抗风性能研究有所帮助。(1)查阅相关书籍、期刊和论文,对大跨度空间结构的发展及应用和网壳结构抗风研究的现状进行了总结。(2)介绍了风荷载数值模拟的理论与方法,并采用自回归滤波器法(AR法),利用自编的MATLAB程序对拟分析模型的脉动风速进行了模拟,然后依据相关计算公式将风速转化为能作用于网壳结构的风荷载时程,发现AR法是一种高效、准确的风荷载模拟方法。(3)设计不同的支座节点约束形式,通过模态分析及时程分析研究了不同支座节点刚度对凯威特型单层球面网壳结构风振响应的影响。研究表明:支座节点的弯曲刚度对网壳结构风振响应几乎没有影响;减少支座数量后网壳结构风振响应只在周边区域有增大;弹性支座对网壳结构风振位移响应的放大十分明显。据此,提出支座布置的控制弧长与支座节点控制刚度,为网壳结构支座节点设计提供参考。(4)以焊接空心球的计算刚度为基础,设计了不同的对照节点刚度,利用短杆模型实现了节点刚度在模型中的输入,最后通过模态分析及时程分析研究了不同节点刚度对凯威特型单层球面网壳结构风振响应的影响。研究表明:符合设计规范的不同尺寸焊接球节点对网壳结构风振响应影响甚微;随着节点刚度的降低,球面网壳结构的风振响应呈增大趋势。据此,提出节点的控制刚度,为网壳结构节点设计提供参考。
【关键词】：单层球面网壳结构 AR法 支座节点刚度 节点刚度 风振响应
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU399
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 大跨度空间结构的发展与应用9-13
• 1.1.1 大跨度空间结构的发展概况及应用实例9-10
• 1.1.2 网壳结构的发展概况及应用实例10-13
• 1.2 网壳结构的抗风研究13-14
• 1.2.1 网壳结构抗风研究的意义13
• 1.2.2 网壳结构风荷载作用破坏机理13-14
• 1.3 网壳结构抗风研究现状及本文研究的目的和内容14-17
• 1.3.1 网壳结构抗风研究现状14-15
• 1.3.2 本文研究的目的和内容15-17
• 2 风荷载的特性及数值模拟17-34
• 2.1 平均风特性17-19
• 2.2 脉动风特性19-21
• 2.3 风荷载的数值模拟方法21-25
• 2.3.1 谐波叠加法22-23
• 2.3.2 线性滤波法23-25
• 2.4 球面网壳结构风荷载模拟25-33
• 2.4.1 球面网壳结构脉动风速模拟25-30
• 2.4.2 球面网壳结构风荷载计算30-33
• 2.5 本章小结33-34
• 3 结构建模及分析方法简介34-41
• 3.1 有限元法34-35
• 3.1.1 有限元法概述34-35
• 3.1.2 通用有限元软件ANSYS说明35
• 3.2 结构有限元建模35-37
• 3.3 结构模态分析37-38
• 3.4 风振响应时程分析38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 支座节点刚度对凯威特型单层球面网壳结构风振响应的影响41-60
• 4.1 支座刚度设计41-44
• 4.1.1 支座设计41-42
• 4.1.2 弹性支座简化方法42-44
• 4.2 支座刚度在模型中的输入44-45
• 4.3 支座刚度对网壳结构自振特性的影响45-49
• 4.4 不同支座刚度网壳结构风振响应时程分析49-59
• 4.5 本章小结59-60
• 5 节点刚度对凯威特型单层球面网壳结构风振响应的影响60-84
• 5.1 节点刚度设计60-62
• 5.2 节点刚度在模型中的输入62-65
• 5.3 节点刚度对网壳结构自振特性的影响65-73
• 5.3.1 三种焊接球节点网壳结构自振分析65-68
• 5.3.2 节点刚度对网壳结构自振特性影响规律的对比分析68-73
• 5.4 不同节点刚度网壳结构风振响应时程分析73-83
• 5.4.1 三种焊接球节点网壳结构风振响应时程分析73-75
• 5.4.2 节点刚度对网壳结构风振响应影响规律的对比分析75-83
• 5.5 本章小结83-84
• 结论与展望84-86
• 致谢86-87
• 参考文献87-90
• 攻读学位期间的研究成果90

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本文编号：1050791