单层谷线式叉筒网壳静、动力性能分析及形状优化设计
本文选题:单层谷线式叉筒网壳 + 参数化设计 ; 参考:《山东建筑大学》2017年硕士论文
【摘要】:网壳结构具有自身重量轻、刚度大、跨度大和受力性能合理,因此,普遍应用在体育场馆、各种展览中心和候机大楼等建筑中。单层谷线式叉筒网壳由圆柱面交贯取相交的上面部分而成,其建筑曲面造型流畅,内部建筑空间美观。本文以三向网格型、联方型、弗布尔型、单斜杆型和双斜杆型5种结构为研究对象,具体的工作为:(1)根据单层谷线式叉筒网壳的几何特点,参照单层脊线式叉筒网壳和典型柱面网壳建模方法及网格划分形式,运用APDL语言,建立五种结构的基本模型:三向网格型、联方型、弗布尔型、单斜杆型和双斜杆型。施加静力荷载,考察网格的划分形式、跨度S、矢高f、环向区域份数Kn、径向节点圈数Nx和支座形式的变化对静力性能的影响,为实际工程设计提供依据。(2)运用相对差商法,以结构耗钢量为目标函数,分析三向网格型、联方型、弗布尔型、单斜杆型和双斜杆型四种结构在不同的跨度S、矢高f和环向区域份数Kn的情况下的最优耗钢量。(3)推导三向网格型、弗布尔型、单斜杆型和双斜杆型四种网壳结构杆件的几何长度与结构跨度S、矢高f、环向区域分数Kn和径向节点圈数Nx之间的关系,利用单层谷线式叉筒网壳结构宏微观几何参数之间的关系,确定结构的截面尺寸,提高设计效率。(4)分析当跨度S、矢高f、环向区域分数Kn和径向节点圈数Nx变化时,三向网格型、弗布尔型、单斜杆型和双斜杆型四种网壳结构振频的变化,并对其进行地震响应分析,总结变化规律,绘制阶次-振频影响曲线和最大节点位移随时间变化曲线,得出一般结论。最后,本文对单层谷线式叉筒网壳结构的分析进行总结与研究工作做进一步展望。
[Abstract]:The reticulated shell structure has the advantages of light weight, large stiffness, large span and reasonable mechanical performance. Therefore, it is widely used in buildings such as stadiums, exhibition centers and terminal buildings. The single-layer valley-line cross-tube reticulated shell is made of the top part of the intersecting cylinder. The building surface is smooth and the interior building space is beautiful. In this paper, five kinds of structures, such as three direction grid type, coupling square type, Fourier type, single skew bar type and double inclined bar type, are taken as the research objects. The concrete work is: 1) according to the geometric characteristics of single-layer valley line cross tube reticulated shell, With reference to the modeling method and mesh division form of single-layer ridged-tube latticed shell and typical cylindrical latticed shell, the basic models of five kinds of structures are established by using APDL language: three direction grid type, coupling square type, FerBoolean type, single inclined bar type and double inclined bar type. The static load is applied to investigate the influence of the form of grid division, span S, vector height f, circumferential region number K n, radial node cycle number N x and support form on the static performance. The relative difference quotient method is used to provide the basis for practical engineering design. Taking the structural steel consumption as the objective function, this paper analyzes the three dimensional grid type, the coupling type, the Fubble type, The optimal steel consumption of four kinds of structures with different span S, vector height f and ring-direction regional fraction Kn is derived from the three direction grid type, the Ferble type, and the double skew bar type, respectively, in the case of the different span S, the vector height f and the ring-direction regional fraction Kn. The relationship between the geometric length of the members of four kinds of latticed shell structures with single and double skew rods and the structural span S, the vector height f, the ring-region fraction Kn and the number of radial nodal cycles Nx. By using the relationship between macro and micro geometric parameters of single-layer valley line cross tube latticed shell structure, the section size of the structure is determined, and the design efficiency is improved. (4) when the span S, the vector height f, the circumferential area fraction K n and the radial node cycle number N x change, the three dimensional grid type is analyzed. The variation of vibration frequency of four kinds of latticed shell structures, I. e., Fubble type, single skew bar type and double inclined rod type, is analyzed, and the variation law is summarized, and the order frequency influence curve and the maximum node displacement with time change curve are drawn. Draw a general conclusion. Finally, the analysis and research work of single-layer valley-line cross-tube latticed shell are summarized and forecasted.
【学位授予单位】:山东建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU399
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本文编号:1906000
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