木网壳内置钢板螺栓连接节点受力性能研究

发布时间：2020-01-26 20:20

【摘要】：节点作为网壳结构受力的关键所在,设计者必须对其受力性能有全面深入的了解。木材-钢填板螺栓连接是木网壳结构中常用的节点形式,目前国内对该类型节点缺乏全面清晰的认识,因此对木材-钢填板螺栓连接节点受力性能进行研究有重要意义。本文分别采用理想弹塑性假设和理想刚塑性假设对木材-钢填板单个螺栓连接承载力计算公式进行了推导,对比分析了两种假设所得结果的异同,发现二者在销槽承压破坏和两个塑性铰破坏时的计算公式均相同,仅一个塑性铰破坏的计算公式有常数上的细微差别。文章以理想弹塑性假设计算公式为基础,计算了两种木材-钢填板螺栓连接节点模型的抗弯承载力,并对两个节点进行了试验研究,得到了两者的荷载位移曲线和弯矩转角曲线,与理论计算吻合。经过对试件破坏模式对比分析研究,总结了破坏规律,重新优化设计了节点形式,提出了设置对称钢托、改圆形螺栓孔为椭圆形、同时增加边距、端距、间距以避免木材横纹拉裂和顺纹剪切破坏的建议。木材的本构关系非常复杂,本文对其进行了简化,假设其为横观各向同性理想弹塑性材料,并针对不同区域建立了不同的木材本构模型(螺栓区域木材本构模型进行弹性模量折减),用该材料模型模拟了文献中多荷载工况下木材-钢夹板螺栓连接节点试验,模拟结果和试验结果吻合较好,验证了木材本构模型的正确性。文章在此本构模型基础上建立了前述两种试件的有限元模型,通过有限元分析,得到了两种节点的荷载位移曲线,并与试验数据进行了对比。选择了合理的多组参数进行节点的参数分析,研究了螺栓数目、螺栓直径、钢填板厚度、轴力大小对节点抗弯承载力和抗弯刚度的影响。最后对两种节点滞回性能进行了有限元分析,得到了节点的滞回曲线,根据其滞回曲线计算得到了节点的骨架曲线、刚度退化曲线、耗能系数曲线,评价了二者的滞回性能。本文通过理论计算、试验和数值模拟对钢填板螺栓连接节点进行了研究,优化了节点形式,进行了参数分析,讨论了多个参数对节点抗弯刚度、抗弯承载力的力学性能指标的影响,供工程参考。
【图文】：

图 1-1 塔科马穹顶日本树海巨蛋坐落于秋田县大馆市，如图 1-2，是一座能承办棒球、足球等各类运动比赛的大型体育场馆，该体育馆屋顶由双向胶合木构件和支撑构件组成空间桁架结构，长边方向上弦、下弦杆件与短边杆件通过方形钢管连接件和螺栓连接，长边方向在平面内采用柔性钢拉杆作为支撑体系，在平面外采用 X 形圆钢管作为侧向支撑，大大提高了结构的整体刚度。。图 1-2 日本树海巨蛋随着现代经济社会的发展和人们经济水平的提升，对大跨空间结构的需求也

日本树海巨蛋坐落于秋田县大馆市，如图 1-2，是一座能承办棒球、足球等各类运动比赛的大型体育场馆，该体育馆屋顶由双向胶合木构件和支撑构件组成空间桁架结构，，长边方向上弦、下弦杆件与短边杆件通过方形钢管连接件和螺栓连接，长边方向在平面内采用柔性钢拉杆作为支撑体系，在平面外采用 X 形圆钢管作为侧向支撑，大大提高了结构的整体刚度。。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU398.9

【参考文献】

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本文编号：2573405