空间网壳结构铸铝和铸钢螺栓连接节点受力性能研究

发布时间：2020-01-25 06:28

【摘要】：网壳结构具有刚度大、自重轻、造型丰富美观、综合技术经济指标好的特点,应用范围不断扩大,是一种方兴未艾的空间结构。要使多根杆件组装而成的网壳结构能够整体工作,关键在于节点的连接构造。 上海市辰山植物园温室展览馆工程采用单层铝合金网壳的结构形式,新加坡植物园展览温室工程采用拱壳杂交的钢结构形式。某公司在这两项工程设计中分别提出了新型铸铝节点和铸钢节点。由于这两类节点形式是自行研制的,需要进行有限元模拟分析,并在此基础上通过试验手段确定其受力性能和极限承载力,从而验证有限元分析的合理性。 本论文在对此两类节点进行有限元计算、理论分析和试验研究的基础上完成,主要研究内容如下: (1)对新型铸铝节点进行了足尺试验和有限元分析,考察了三种典型荷载作用下铸铝节点的受力性能和破坏机理,并将试验结果与有限元分析结果进行比较,验证对铸铝节点有限元分析的可靠性。 (2)对经过试验验证的铸铝节点模型进行弹性分析,得到铸铝节点最不利截面的应力集中系数,提出工程中铸铝节点的设计方法和承载力计算公式,并通过三种典型加载的试验结果对该公式给予验证。 (3)对该铸钢节点进行了足尺静力加载试验和非线性有限元分析。试验研究了铸钢节点的承载性能和破坏机理,并验证了有限元分析的正确性。通过试验结果与有限元结果的比较,得出采用线性强化塑性本构模型比通常采用的理想弹塑性本构模型的计算结果能更好地吻合试验结果。 (4)利用经过试验验证的铸钢节点模型对铸钢节点进行多种类型的荷载作用下的弹性有限元分析,基于有限元分析结果和试验数据,提出了在荷载组合作用下铸钢节点的承载力简化计算公式。 希望以上研究成果,能够为铸铝节点和铸钢节点在空间网壳结构中的推广应用和工程设计提供一些理论指导和参考价值。
【图文】：

(a) 十字形板节点 (b) 圆柱形板节点 (c) 盒形板节点图 1-1 板节点[2](2) 焊接空心球节点(如图 1-2 (a)所示)，焊接空心鼓形节点(如图 1-2 (b)所示)和焊接空心半鼓半球节点(如图 1-2 (c)所示)。焊接空心鼓形节点曾用于汾阳网架公司铸造车间双曲面网壳，焊接空心半鼓半球节点曾用于益阳法院法庭四块组合型扭网壳。焊接空心球节点适用于钢管杆件的单、双层网壳结构，后两种节点特别适宜于单层组合网壳结构，便于在施工时搁置钢筋混凝土带肋屋面板。焊接空心球节点安装时杆件的空间方向角控制较难，工地焊接量较大，因此此类节点的力学性能在很大程度上由施工质量控制。

图 1-3 螺栓球节点点，，如图 1-5 所示，适用于两向杆系组成的件单层网壳中。曾用于青岛展览中心多功节点，如图 1-6 所示，适用于圆钢杆件组成幕影院和天象馆网壳穹顶中。节点[2]图 1-5 叠合式节点[2]图 1-6种由大量零散构件通过特殊节点组成的三
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TU399

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本文编号：2572938