大跨度短程线型单层球面网壳结构稳定性研究
本文选题:短程线型 + 单层球面网壳 ; 参考:《沈阳建筑大学》2014年硕士论文
【摘要】:近几年,网壳结构得到了广泛的应用,较大的跨度、轻薄的材料、优美的外形使其成为体育馆、影剧院、候车厅等大型公共场所的不二之选,甚至成为了一个城市现代化程度的体现。但是在建项目的增多也伴随着事故发生频率的增长,其安全性成为了人们关注的焦点。网壳结构的稳定性问题是设计中的关键,尤其是大跨度的单层球面网壳。本文选择了大跨度短程线型单层球面网壳,对其进行稳定性研究。现在的主要研究方法是对结构进行非线性分析,在得出的荷载-位移全过程曲线中得到信息,整个受力过程中结构强度、刚度的变化历程可以清楚地表现出来。本文通过研究网壳结构的历史、发展以及国内外研究现状,对网壳结构的大致发展趋势做出总结,并且阐述了本文的主要研究内容。本文在网壳结构的计算理论上,选择了目前常用的杆系有限元法,并且参考专家学者的相关文献推导了空间铰接杆单元和等截面直线空间梁单元的静力计算公式以及等截面直线空间梁单元的非线性计算公式。在理论计算的基础上,利用大型有限元分析软件ANSYS对沈阳市某活动中心(该工程是一个最大直径达到80m的短程线型单层球面网壳结构)的工程实例进行数值分析,通过结构非线性分析得到各个节点的荷载-位移全过程曲线图,从位移最大区域的部分节点的荷载-位移曲线中分析讨论结构的极限承载能力和屈曲后的受力性能。根据网壳结构可能出现的屈曲类型以及非线性计算得到的临界荷载,对每一种可能出现的失稳情况都进行分析和探讨,进而对此网壳结构的稳定性性能进行描述,并且对其设计合理性进行判断。文中还对影响单层球面网壳结构稳定性的部分因素进行了归纳。本文的研究工作对大跨度短程线型单层球面网壳的稳定性分析有一定的参考价值。
[Abstract]:In recent years, the latticed shell structure has been widely used, with its large span, thin material and beautiful shape making it a choice for large public places such as gymnasium, theater, waiting room, etc.It has even become the embodiment of the degree of modernization of a city.However, the increasing number of projects under construction is accompanied by the increasing frequency of accidents, and its safety has become the focus of attention.The stability of latticed shell structures is the key to the design, especially the large span single-layer spherical reticulated shells.In this paper, the stability of long span short-range linear single layer reticulated spherical shell is studied.The main research method is nonlinear analysis of the structure. The information is obtained in the whole load-displacement curve. The change course of the structural strength and stiffness can be clearly demonstrated in the whole process of the stress.In this paper, the history, development and current situation of reticulated shell structure are studied, and the general development trend of latticed shell structure is summarized, and the main research contents of this paper are expounded.In this paper, in the calculation theory of reticulated shell structure, the commonly used finite element method of bar system is selected.The formulas for calculating the static force of the spatial hinge bar element and the equal-section linear spatial beam element and the nonlinear calculation formula of the iso-section linear spatial beam element are derived by referring to the relevant literatures of the experts and scholars.On the basis of theoretical calculation, a numerical example of an active center in Shenyang, which is a short-range linear single-layer spherical reticulated shell structure with a maximum diameter of 80 m, is analyzed by using a large-scale finite element analysis software ANSYS.The load-displacement curve of each node is obtained by nonlinear analysis. The ultimate load-bearing capacity and buckling behavior of the structure are discussed from the load-displacement curve of some joints in the maximum displacement region.According to the buckling type of latticed shell structure and the critical load obtained by nonlinear calculation, every possible instability situation is analyzed and discussed, and the stability performance of the latticed shell structure is described.And the rationality of its design is judged.Some factors affecting the stability of single-layer spherical reticulated shells are also summarized.The research work in this paper has some reference value for the stability analysis of long span linear single layer reticulated spherical shell.
【学位授予单位】:沈阳建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU399
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,本文编号:1740141
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