带杆件弯曲的网壳结构承载性能分析
发布时间：2021-08-09 16:18
大跨度网壳结构由于加工、制作、安装等原因,结构中不可避免的存在节点位置偏差和杆件弯曲等几何缺陷。网壳结构属于缺陷敏感型结构,几何缺陷对网壳结构承载性能影响较为复杂。研究探讨几何缺陷对网壳结构承载性能的影响,具有重要的理论意义与工程实用价值。本文以已建大跨度网壳结构实际工程为研究对象,基于对网壳结构在结构布置、几何尺寸、节点位移、杆件弯曲变形等方面的实测数据,建立网壳结构模型分别进行静力承载、稳定极限承载以及抗震性能等分析,主要做了以下几个方面的研究工作:1.静力承载分析。分别建立基于原结构设计的完善模型和考虑杆件弯曲的缺陷模型,进行了两种结构模型在多种荷载工况下的结构位移、杆件强度和稳定计算,研究杆件弯曲对网壳结构静力承载性能的影响。结果表明:相对于完善结构模型,考虑杆件弯曲影响后,网壳结构的节点最大位移增大了14.7%,最不利杆件内力增大了5.1%,网壳结构的整体刚度和杆件承载力都受到影响。2.稳定极限承载分析。采用一致缺陷模态法来模拟节点位置偏差缺陷和杆件弯曲缺陷分布,分别建立基于原结构设计的完善模型、考虑节点偏差的缺陷模型、同时考虑节点偏差和杆件弯曲的缺陷模型,通过对三种有限元模...
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
新奥尔良巨蛋
山东建筑大学硕士学位论文1第一章绪论1.1选题背景随着科学技术的发展，各国的建筑水平不断提高，出现了许多造型丰富的大跨度空间结构，这不仅满足人们对空间使用的基本要求，还满足人们对建筑的审美需求。组成空间网格结构的构件材料有多种，比如钢材、铝材、木材、玻璃钢等，其中钢网格结构一般是规律布置钢杆件并用节点将其连接形成的空间杆系结构，在荷载作用下，钢网壳结构具有三维受力性能并且呈现空间工作形态。计算机技术的发展对空间网格结构的计算原理、计算方法提供了很大的帮助，目前也有多种大型通用有限元程序；空间网格结构的组成构件主要承受轴力作用，各构件之间协同工作，受力合理，并且重量较轻；组成空间网格结构的构件都是在工厂批量生产，支座安装方便，缩短了工期，提高了效率；空间网格结构在平面和立面给予建筑师充分的想象力，在方案设计时出现很多结构新颖、造型优美的结构。空间网格结构基于上述的特点，其在世界范围内得到了较为快速的发展，现如今，一个国家的建筑技术水平很大程度反映在空间结构发展水平上，对空间网格结构的研究和推广一直是世界各国极为重视的一项工程项目，一方面是为了满足各项赛事的使用空间要求，二是各国以新型的空间结构来展示本国的建筑科技水平。例如国外著名的新奥尔良巨蛋，英国千年穹顶等，如图1.1、图1.2所示。图1.1新奥尔良巨蛋图1.2英国千年穹顶近年来，大跨度空间结构在我国发展也特别迅速，我国一些大型工程的建设规模和建造技术水平已经遥遥领先世界其他各国，譬如北京奥运会大型体育场馆“鸟巢”和国家游泳馆“水立方”，这已成为我国空间结构发展的里程碑，如图1.3、图1.4所示，我
山东建筑大学硕士学位论文2国的天津市体育馆，南通奥体中心也是其中的代表,如图1.5、图1.6所示。空间结构不仅应用于大型的体育场馆，也应用于各种工业和民用建筑，其中包括大型的影剧院、航站楼、候车站、工业厂房等。图1.3“鸟巢”体育馆图1.4水立方图1.5天津新体育馆图1.6南通奥体中心体育馆空间受力性能良好以及空间利用率大等优点，网壳结构是在众多空间结构类型中最为普遍的空间结构形式之一。网壳结构可以提供很多新颖的建筑造型，满足人们对建筑形体的审美需求；网壳结构相对于钢筋混凝土的构件种类来说，其构件种类相对简单，几乎均能在工厂中预制进行批量化工业生产，将工厂预制好的构件在现场进行拼接安装，大大提高了施工效率，缩短施工周期，产生了良好的综合经济指标和社会效益。这些大跨度网壳结构在设计以及施工过程中难度有很多，在使用过程中要容纳成千上万的人员，并且在自然灾害来临时常常作为临时庇护场所，因此大跨度网壳结构往往具有较高的重要性和安全等级。尽管随着科学技术的发展以及工程经验的积累，网壳结构不论是从理论设计、计算方法还是在加工安装、施工技术等方面都取得的很大的进步，但在实际已建成的网壳结构中，由于质量缺陷、结构性能退化、功能改造不当等原因导致局部坍塌或者整体倒塌
【参考文献】：
期刊论文
[1]随机杆件初弯曲对K6型网壳稳定承载力的影响研究[J]. 李会军,卢珍,韩健. 建筑钢结构进展. 2019(02)
[2]在役双层网壳结构功能变更力学性能研究[J]. 王小盾,葛敏磊,刘红波,陈志华. 工业建筑. 2018(04)
[3]既有网格结构构件重要性实用判定方法[J]. 罗立胜,罗永峰. 结构工程师. 2017(02)
[4]单层网壳结构稳定性分析方法研究[J]. 蔡健,贺盛,姜正荣,刘齐齐,张郁林. 工程力学. 2015(07)
[5]单层网壳结构稳定分析中初始几何缺陷最大值的研究[J]. 蔡健,贺盛,姜正荣,张郁林,刘齐齐. 建筑结构学报. 2015(06)
[6]网壳结构考虑杆件失稳过程的整体稳定分析[J]. 田伟,董石麟,干钢. 建筑结构学报. 2014(06)
[7]杆件初弯曲对弦支穹顶静动力承载力的影响[J]. 王琼,邓华,黄莉. 空间结构. 2013(04)
[8]杆件屈曲对单层球面网壳稳定性能的影响研究[J]. 马腾飞,赵淑丽,李红梅,孙建恒. 河北农业大学学报. 2013(05)
[9]杆件初弯曲对网壳结构弹塑性稳定性能影响研究[J]. 严佳川,范峰,曹正罡. 建筑结构学报. 2012(12)
[10]考虑杆件失稳的网壳结构稳定分析方法[J]. 田伟,赵阳,董石麟. 工程力学. 2012(10)
硕士论文
[1]在役双层网壳结构荷载变更后力学性能研究[D]. 葛敏磊.天津大学 2018
[2]在役双层双曲抛物面网壳结构受力分析及加固研究[D]. 徐丽丽.北京交通大学 2008
本文编号：3332394
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
新奥尔良巨蛋
山东建筑大学硕士学位论文1第一章绪论1.1选题背景随着科学技术的发展，各国的建筑水平不断提高，出现了许多造型丰富的大跨度空间结构，这不仅满足人们对空间使用的基本要求，还满足人们对建筑的审美需求。组成空间网格结构的构件材料有多种，比如钢材、铝材、木材、玻璃钢等，其中钢网格结构一般是规律布置钢杆件并用节点将其连接形成的空间杆系结构，在荷载作用下，钢网壳结构具有三维受力性能并且呈现空间工作形态。计算机技术的发展对空间网格结构的计算原理、计算方法提供了很大的帮助，目前也有多种大型通用有限元程序；空间网格结构的组成构件主要承受轴力作用，各构件之间协同工作，受力合理，并且重量较轻；组成空间网格结构的构件都是在工厂批量生产，支座安装方便，缩短了工期，提高了效率；空间网格结构在平面和立面给予建筑师充分的想象力，在方案设计时出现很多结构新颖、造型优美的结构。空间网格结构基于上述的特点，其在世界范围内得到了较为快速的发展，现如今，一个国家的建筑技术水平很大程度反映在空间结构发展水平上，对空间网格结构的研究和推广一直是世界各国极为重视的一项工程项目，一方面是为了满足各项赛事的使用空间要求，二是各国以新型的空间结构来展示本国的建筑科技水平。例如国外著名的新奥尔良巨蛋，英国千年穹顶等，如图1.1、图1.2所示。图1.1新奥尔良巨蛋图1.2英国千年穹顶近年来，大跨度空间结构在我国发展也特别迅速，我国一些大型工程的建设规模和建造技术水平已经遥遥领先世界其他各国，譬如北京奥运会大型体育场馆“鸟巢”和国家游泳馆“水立方”，这已成为我国空间结构发展的里程碑，如图1.3、图1.4所示，我
山东建筑大学硕士学位论文2国的天津市体育馆，南通奥体中心也是其中的代表,如图1.5、图1.6所示。空间结构不仅应用于大型的体育场馆，也应用于各种工业和民用建筑，其中包括大型的影剧院、航站楼、候车站、工业厂房等。图1.3“鸟巢”体育馆图1.4水立方图1.5天津新体育馆图1.6南通奥体中心体育馆空间受力性能良好以及空间利用率大等优点，网壳结构是在众多空间结构类型中最为普遍的空间结构形式之一。网壳结构可以提供很多新颖的建筑造型，满足人们对建筑形体的审美需求；网壳结构相对于钢筋混凝土的构件种类来说，其构件种类相对简单，几乎均能在工厂中预制进行批量化工业生产，将工厂预制好的构件在现场进行拼接安装，大大提高了施工效率，缩短施工周期，产生了良好的综合经济指标和社会效益。这些大跨度网壳结构在设计以及施工过程中难度有很多，在使用过程中要容纳成千上万的人员，并且在自然灾害来临时常常作为临时庇护场所，因此大跨度网壳结构往往具有较高的重要性和安全等级。尽管随着科学技术的发展以及工程经验的积累，网壳结构不论是从理论设计、计算方法还是在加工安装、施工技术等方面都取得的很大的进步，但在实际已建成的网壳结构中，由于质量缺陷、结构性能退化、功能改造不当等原因导致局部坍塌或者整体倒塌
【参考文献】：
期刊论文
[1]随机杆件初弯曲对K6型网壳稳定承载力的影响研究[J]. 李会军,卢珍,韩健. 建筑钢结构进展. 2019(02)
[2]在役双层网壳结构功能变更力学性能研究[J]. 王小盾,葛敏磊,刘红波,陈志华. 工业建筑. 2018(04)
[3]既有网格结构构件重要性实用判定方法[J]. 罗立胜,罗永峰. 结构工程师. 2017(02)
[4]单层网壳结构稳定性分析方法研究[J]. 蔡健,贺盛,姜正荣,刘齐齐,张郁林. 工程力学. 2015(07)
[5]单层网壳结构稳定分析中初始几何缺陷最大值的研究[J]. 蔡健,贺盛,姜正荣,张郁林,刘齐齐. 建筑结构学报. 2015(06)
[6]网壳结构考虑杆件失稳过程的整体稳定分析[J]. 田伟,董石麟,干钢. 建筑结构学报. 2014(06)
[7]杆件初弯曲对弦支穹顶静动力承载力的影响[J]. 王琼,邓华,黄莉. 空间结构. 2013(04)
[8]杆件屈曲对单层球面网壳稳定性能的影响研究[J]. 马腾飞,赵淑丽,李红梅,孙建恒. 河北农业大学学报. 2013(05)
[9]杆件初弯曲对网壳结构弹塑性稳定性能影响研究[J]. 严佳川,范峰,曹正罡. 建筑结构学报. 2012(12)
[10]考虑杆件失稳的网壳结构稳定分析方法[J]. 田伟,赵阳,董石麟. 工程力学. 2012(10)
硕士论文
[1]在役双层网壳结构荷载变更后力学性能研究[D]. 葛敏磊.天津大学 2018
[2]在役双层双曲抛物面网壳结构受力分析及加固研究[D]. 徐丽丽.北京交通大学 2008
本文编号：3332394
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