80m球径螺栓球节点单层球面网壳稳定性能分析
本文关键词: 单层网壳 螺栓球节点 半刚性节点 稳定性 非线性全过程分析 出处:《哈尔滨工业大学学报》2015年06期 论文类型:期刊论文
【摘要】:螺栓球节点是一类半刚性节点,能否应用到单层网壳中一直是该领域急需解决的关键问题之一,本文首先通过螺栓球节点域的有限元分析,利用已有试验研究结果,获得螺栓球系列节点的弯矩-转角关系,再通过数值方法将其引入到整体网壳的节点刚度模拟中,建立了半刚性节点网壳分析方法.在此基础上,针对沈北新区市民健身中心80 m直径单层球面网壳,采用螺栓球节点连接设计,并进一步对结构施工成形过程中的多个状态进行非线性稳定性分析,也对覆盖饰面材料后网壳的稳定性能进行了探讨.分析结果表明:在施工阶段,网壳局部杆件以受弯为主,导致水平荷载作用下1/2球的极限承载力最低,而竖向荷载作用下的3/4球则因为其上部变形较大导致其极限承载力下降较多;在网壳合拢后,受弯构件转化为以受轴向力为主,其竖向、水平极限承载力分别到达设计荷载的4.7倍和9.2倍,因此只要通过合理措施,避免施工各阶段可能出现的失稳破坏,螺栓球节点完全可以应用到单层网壳结构中.
[Abstract]:Bolt spherical joints are a kind of semi-rigid joints. Whether they can be applied to single-layer latticed shells is one of the key problems that need to be solved in this field. Firstly, the finite element analysis of the bolted sphere node domain is carried out in this paper. Based on the existing experimental results, the moment-rotation relationship of bolted spherical joints is obtained, and then the numerical method is used to simulate the node stiffness of the whole reticulated shell. The analysis method of semi-rigid node reticulated shell was established. Based on this, the single-layer spherical reticulated shell with 80 m diameter in Shenyang New District Citizen Fitness Center was designed with bolted node connection. Furthermore, the nonlinear stability analysis of several states in the process of structure construction forming is carried out, and the stability performance of the latticed shell after covering the finishing material is also discussed. The results show that: in the construction stage. The ultimate bearing capacity of 1/2 balls under horizontal load is the lowest, while the 3/4 ball under vertical load is lower because of the large deformation of the upper part of the shell due to the bending of the local members of the reticulated shell, which results in the lowest ultimate bearing capacity of the 1/2 sphere under horizontal load. After the closure of the latticed shell, the flexural members are converted to the axial force, whose vertical and horizontal ultimate bearing capacity reaches 4.7 times and 9.2 times of the design load respectively, so only reasonable measures are adopted. In order to avoid the unstable failure in every stage of construction, the bolted spherical joints can be applied to single-layer latticed shell structures.
【作者单位】: 结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学);哈尔滨工业大学土木工程学院;
【基金】:国家自然科学基金(51378147,51278160)
【分类号】:TU399
【正文快照】: 目前,在单层网壳结构设计中,考虑到节点刚度的要求,通常采用焊接球节点;但焊接球焊接量大,定位困难,节点域偏大,不美观.传统的螺栓球节点装配方便、定位精准、外形美观,比较适用于单层通透结构;但由于螺栓球节点锥头、套筒位置杆件截面的削弱,其抗弯刚度较低,因此以螺栓球节点
【参考文献】
相关期刊论文 前5条
1 王星,董石麟;考虑节点刚度的网壳杆件切线刚度矩阵[J];工程力学;1999年04期
2 马会环;范峰;曹正罡;沈世钊;;半刚性螺栓球节点单层球面网壳受力性能研究[J];工程力学;2009年11期
3 范峰;曹正罡;崔美艳;;半刚性节点单层球面网壳的弹塑性稳定性分析[J];哈尔滨工业大学学报;2009年04期
4 武岳;张建亮;曹正罡;刘界鹏;;黑龙江省新博物馆树状结构形态创建与稳定性分析[J];建筑结构学报;2013年09期
5 罗永峰,,沈祖炎;网壳结构节点体对其承载性能的影响[J];同济大学学报(自然科学版);1995年01期
【共引文献】
相关期刊论文 前10条
1 康菊;宋振森;;节点刚度对有缺陷短程线球面网壳稳定性的影响[J];四川建筑科学研究;2008年01期
2 汪树成;在役空间钢网架结构承载性态跟踪方法研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);1999年01期
3 康菊;赵金城;宋振森;;节点刚度对鞍型网壳稳定性的影响[J];低温建筑技术;2005年06期
4 张毅刚;廖俊;吴金志;;考虑节点弹塑性的焊接球网壳分析模型[J];防灾减灾工程学报;2010年S1期
5 吴慧;张瑞;高博青;;强震下弦支穹顶结构的动力性状精细化研究[J];工程力学;2011年10期
6 刘海锋;罗尧治;许贤;;焊接球节点刚度对网壳结构有限元分析精度的影响[J];工程力学;2013年01期
7 薛素铎;张毅刚;曹资;李雄彦;;中国空间结构三十年抗震研究的发展和展望[J];工业建筑;2013年06期
8 高伟;刘淑良;杨洪征;许英姿;;支座沉降对单层球面铝合金网壳结构性能的影响[J];钢结构;2014年01期
9 刘芳;薛素铎;李雄彦;;摩擦摆隔震支座在网壳结构中多尺度模型分析[J];工业建筑;2014年S1期
10 赵根田;赵宇彬;;计算机控制液压同步提升技术在大空间网架工程中的应用[J];内蒙古科技大学学报;2014年03期
相关会议论文 前10条
1 邢鹏举;吴明儿;;半刚性节点索支撑单层网壳整体稳定性分析[A];第20届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2011年
2 聂国隽;钱若军;;空间杆系钢结构弹塑性分析力学模型及分析方法述评[A];第二届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2002年
3 薛素铎;张毅刚;曹资;李雄彦;;三十年来我国空间结构抗震研究的发展与展望[A];第十四届空间结构学术会议论文集[C];2012年
4 王宁;薛素铎;李雄彦;;单层网壳考虑节点刚度影响的抗震研究新进展[A];第十四届空间结构学术会议论文集[C];2012年
5 杨勇;梅佐云;梁猛;;某商场大型屋顶网架的现场检测与加固改造[A];第十届建构筑物改造和病害处理学术研讨会、第五届工程质量学术会议论文集[C];2014年
6 刘建春;卜延渭;;大跨度网壳安装方案可行性分析[A];中国计量协会冶金分会2012年会论文集[C];2012年
7 罗敏杰;孙洪波;霍文营;陆颖;;承德奥林匹克体育中心体育馆结构设计[A];第三届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2011年
8 陈虎;张良平;马臣杰;杨鸿;顾磊;;深圳市当代艺术馆与城市规划展览馆表皮钢结构非线性稳定性分析[A];第三届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2011年
9 杨勇;梅佐云;梁猛;;某商场大型屋顶网架的现场检测与加固改造[A];第十届建筑物改造与病害处理学术研讨会、第五届工程质量学术会议论文集[C];2014年
10 钱基宏;冯白璐;;焊接空心球节点网壳结构的节点刚度等效钢臂换算研究[A];'2014中国钢结构行业大会论文集[C];2014年
相关博士学位论文 前7条
1 刘海锋;网格结构精细化有限元分析方法研究[D];浙江大学;2010年
2 胡其彪;空间可伸展结构的设计与动力学分析研究[D];浙江大学;2001年
3 陈滔;基于有限单元柔度法的钢筋混凝土框架三维非弹性地震反应分析[D];重庆大学;2003年
4 苏慈;大跨度刚性空间钢结构极限承载力研究[D];同济大学;2006年
5 朱焰煌;环境激励下大跨空间钢结构参数识别与损伤预警[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 李海旺;大跨钢网格结构地震避难所抗震设计方法研究[D];太原理工大学;2013年
7 赵楠;特高压输电塔半刚性连接节点受力性能及结构非线性分析研究[D];重庆大学;2014年
相关硕士学位论文 前10条
1 陈耕博;Socket节点性能及其单层球面网壳稳定性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 丁茂强;单层球面网壳极限荷载的精细化有限元分析[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 单晨;毂形节点承载力分析及其对单层球面网壳整体稳定性影响[D];天津大学;2010年
4 陈虎;复杂不规则网壳结构的静动力稳定性分析[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 文鹏;半刚性节点单层柱面网壳试验及其稳定性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 谭德远;复杂空间钢结构巨型焊接空心球节点的研究[D];湖南大学;2002年
7 徐闻;单层柱面正交异型网壳自振特性及非线性动力稳定分析[D];河北农业大学;2004年
8 张春丽;单层球面网壳结构的稳定理论及非线性分析方法[D];重庆大学;2004年
9 陈可;某机场单层柱面网壳结构的整体稳定性分析[D];重庆大学;2005年
10 崔美艳;半刚性节点单层球面网壳稳定性分析[D];哈尔滨工业大学;2006年
【二级参考文献】
相关期刊论文 前7条
1 徐菁,杨松森,容健;节点刚度对凯威特型单层球面网壳内力的影响[J];钢结构;2005年04期
2 陈俊;张其林;谢步瀛;;树状柱在大跨度空间结构中的研究与应用[J];钢结构;2010年03期
3 陈昕,王娜;空间梁单元的切线刚度矩阵[J];哈尔滨建筑工程学院学报;1993年03期
4 马洪步;沈莉;高博青;朱忠义;张燕平;王铁英;;钢管树状仿生结构的稳定性设计[J];建筑结构;2009年12期
5 武岳;张建亮;曹正罡;;树状结构找形分析及工程应用[J];建筑结构学报;2011年11期
6 张竟乐,赵金城;节点刚度对凯威特型单层球面网壳稳定性的影响[J];空间结构;2004年02期
7 张传成;张宝勤;张爱林;;节点刚度对2008奥运羽毛球热身馆单层网壳稳定性影响研究[J];世界地震工程;2007年03期
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 岳玉玺;焊接空心螺栓球节点的应用体会[J];当代建设;2000年06期
2 王建明,王胜春;计算机辅助螺栓球节点设计[J];山东工业大学学报;2001年03期
3 ;螺栓球节点网架[J];建筑技术;1994年02期
4 裴智,康会亭,佘瑞三,张延成,陈严之;巴布亚新几内亚体育中心的螺栓球节点钢灯塔[J];建筑结构;1995年02期
5 杜新喜;刘茂青;程晓燕;;螺栓球节点设计方法研究[J];建筑结构;2012年09期
6 黄奎文;;“水雷式螺栓球节点网架技术评议会”简讯[J];机械工厂设计;1983年05期
7 郭建营,完海鹰;网架结构新型空心螺栓球节点的构造研究及施工工艺分析[J];合肥工业大学学报(自然科学版);1996年S1期
8 刘晶,陈鸿岩;螺栓球节点网架 高空散装悬挑法施工技术[J];质量天地;2002年07期
9 王天应;双向螺纹螺栓球节点体系研究[J];建筑结构;1996年01期
10 韩剑华;螺栓球节点网架的质量检验[J];广东土木与建筑;2002年05期
相关会议论文 前10条
1 刘锡霖;陶明霞;;螺栓球节点网架局部焊接问题初探[A];庆祝刘锡良教授八十华诞暨第八届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2008年
2 邱剑;刘昶;毛道浩;陈仲玲;;螺栓球节点桁架的探索[A];钢结构工程研究(七)——中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会2008年学术交流会论文集[C];2008年
3 完海鹰;郭建营;;新型空心螺栓球节点单元体试验及其应用分析[A];第七届空间结构学术会议论文集[C];1994年
4 王天应;;双向螺纹螺栓球节点体系研究[A];第七届空间结构学术会议论文集[C];1994年
5 黄坚;黄佩成;杜郁芬;;螺栓球节点网架用高强度螺栓的力学性能[A];第四届空间结构学术交流会论文集(第二卷)[C];1988年
6 王衡;张韶光;;微机在大型螺栓球节点网架施工详图设计中的应用[A];第六届空间结构学术会议论文集[C];1996年
7 顾强;陈绍蕃;于安林;曹平周;;网架螺栓球节点锥头的有限元分析[A];第六届空间结构学术会议论文集[C];1996年
8 王洪海;林乐勤;王克珍;施志信;;大柱距工业厂房螺栓球节点网架组装[A];第一届空间结构学术交流会论文集(第二卷)[C];1982年
9 孙晋一;;浅谈螺栓球节点网架[A];2009年全国建筑钢结构行业大会论文集[C];2009年
10 张文华;胡兆惠;;螺栓球节点球壳制造与安装[A];第六届空间结构学术会议论文集[C];1996年
相关硕士学位论文 前3条
1 郑慧敏;网架螺栓球节点的应力集中分析[D];太原理工大学;2008年
2 阮斌;哑铃状螺栓球节点与圆球状螺栓球节点静力特性比较分析[D];湘潭大学;2007年
3 闫亚杰;螺栓球节点网架疲劳性能的试验研究[D];太原理工大学;2003年
本文编号:1448068
本文链接:https://www.wllwen.com/guanlilunwen/chengjian/1448068.html