空心毂节点铝合金网壳CFD数值模拟及风振响应分析
发布时间：2021-11-20 12:22
由于铝合金材料具有密度小、耐腐蚀的良好特性,铝合金网壳结构在建筑工程领域逐渐普及。然而铝合金材料在焊接过程中极易发生氧化反应,焊接连接并不适用于铝合金结构,为解决这一问题,韩庆华等学者提出了新型装配式空心毂节点,便于铝合金网壳结构的施工安装。新型装配式空心毂节点在实际工程中的节点刚度属于半刚性节点,与采用刚接连接方式的网壳相比,半刚性节点铝合金网壳整体刚度较小,对风荷载的作用更加敏感。因此,本文分析了新型装配式空心毂节点铝合金单层网壳在风荷载作用下的风压分布及风振响应,为新型装配式空心毂节点的铝合金网壳结构的设计施工提供参考依据。本文的主要研究内容为,在考虑双向流固耦合作用的情况下,通过CFD数值模拟分析空心毂节点铝合金网壳的风压分布,并计算网壳表面风压系数。对比不同节点刚度铝合金网壳的模拟结果,分析节点刚度对网壳表面的风压分布的影响。对不同节点刚度铝合金网壳进行风振响应分析,研究节点刚度对网壳位移响应及内力响应的影响,分析节点刚度减小时网壳风振响应的变化规律。本文研究发现,单层铝合金单层网壳的节点刚度对网壳在风荷载作用下的表面风压分布及动力响应有显著影响。当节点刚度改变时,铝合金网壳...
【文章来源】：河北工程大学河北省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
上海长宁国际体操中心Fig.1-1ShanghaiChangning
第1章绪论1第1章绪论1.1研究背景及意义1.1.1铝合金网壳结构近年来，由于网壳结构具有内部无柱空间大、跨度大且外形美观等优点，越来越受到各个领域的重视，尤其在公共建筑领域，体育馆、火车站、会展中心等功能性公共建筑普遍采用空间网壳结构。传统建筑工程中大多采用钢材作为网壳结构的建筑材料，但随着建筑科技不断发展，轻质高强的铝合金材料在网壳结构中渐渐受到青睐。一方面，强度相同的情况下，铝合金材料的密度在约为钢材密度的1/3，采用铝合金材料能够大大减小结构自重，减轻下部支撑结构的负担；另一方面，与钢材不同，铝合金材料在空气中能够形成致密的氧化层，因此铝合金材料的杆件具有优异的耐腐蚀性能，铝合金杆件在适合采用大跨度网壳结构的游泳馆、化工业厂房、储存煤矿的仓库等多种建筑中具有独特优势，铝合金空间网壳结构应运而生。早在20实际中期，国外便开始尝试在建筑结构中使用铝合金材料，目前已经拥有成熟的铝合金结构施工技术，例如采用铝合金网壳结构的美国的哥伦比亚大学体育馆、美国C.B.R公司石灰储仓、洛克菲勒大学礼堂等。随着铝合金结构建筑逐渐普及，国内同样新兴起一批铝合金网壳结构的建筑，例如上海国际长宁体操中心（图1-1）、上海科技馆（图1-2）、天津平津战役纪念馆（图1-3）、南京牛首山文化旅游区佛顶宫等（图1-4）。图1-1上海长宁国际体操中心Fig.1-1ShanghaiChangningInternationalGymnasticsCenter图1-2上海科技馆Fig.1-2ShanghaiScienceandTechnologyMuseum
齥大于8时可视为刚接节点；而当节点刚度介于铰接与刚接之间时可视为半刚性节点。本文主要考虑应用于铝合金单层网壳结构的空心毂节点，空心毂节点作为一种新型半刚性节点，节点刚度对于结构性能有着不可忽略的影响。本文中铝合金网壳结构模拟的连接节点为新型装配式空心毂节点[2]，在铝合金网壳结构中，装配式空心毂节点用于连接多个矩形杆件，实际工程中按照节点刚度分类属于半刚性节点。装配式空心毂节点由不锈钢角码、不锈钢虎克螺栓、不锈钢高强螺栓、垫片及侧面开孔的圆形铝合金空心毂体组成，连接时将矩形空心铝合金图1-3天津平津战役纪念馆Fig.1-3TianjinPingjincampaigncommemoration图1-4南京牛首山佛顶宫Fig.1-4NanjingNiushoumountainFodingpalace
【参考文献】：
期刊论文
[1]采用有限质点法的薄壳动力非线性行为分析[J]. 杨超,罗尧治,郑延丰. 浙江大学学报(工学版). 2019(06)
[2]节点半刚性对K6单层木网壳稳定性能的影响[J]. 何敏娟,胡超,舒展. 特种结构. 2018(04)
[3]铝合金板式节点平面内抗弯刚度研究[J]. 郭小农,朱劭骏,王丽,欧阳元文. 建筑结构. 2018(14)
[4]铝合金板式节点网壳阻尼特性试验研究[J]. 郭小农,王丽,相阳,熊哲,赵卫华,严勇. 振动与冲击. 2016(18)
[5]节点刚度对铝合金板式节点网壳稳定性能的影响[J]. 熊哲,郭小农,罗永峰,徐晗. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2015(S1)
[6]大跨度铝合金网壳结构风振系数研究[J]. 徐帅,陈志华,王小盾. 空间结构. 2014(03)
[7]不同参数影响下球面网壳表面风压系数分布规律研究[J]. 殷志祥,徐佳萌. 工程力学. 2012(04)
[8]凉都体育中心体育馆屋盖CFD数值分析[J]. 毋英俊,陈志华,闫翔宇,刘正先. 空间结构. 2011(03)
[9]高层建筑结构风荷载数值模拟研究[J]. 于敬海,王莹,曲文超. 建筑结构. 2011(S1)
[10]大跨度组合网壳在台风作用下的风振响应分析[J]. 殷志祥,徐佳萌. 建筑结构学报. 2010(S2)
博士论文
[1]大型壳体结构焊接变形及残余应力调控方法研究[D]. 王军强.北京交通大学 2016
[2]泰姆科节点试验研究及铝合金单层网壳结构性能分析[D]. 徐帅.天津大学 2015
[3]新型流体有限元方法研究及其在风场绕流和结构耦合风效应中的应用[D]. 黄橙.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]空心毂节点铝合金单层网壳稳定性与抗连续倒塌性能研究[D]. 郑靖潇.天津大学 2018
[2]基于CFD技术建筑结构表面风压风场模拟研究[D]. 冯磊.河北工程大学 2017
[3]大跨度铝合金盘式节点网壳结构风振响应的研究[D]. 陈静.兰州交通大学 2017
[4]单层球形网壳的设计及关键技术研究[D]. 陈天跃.郑州大学 2016
[5]节点刚度对凯威特型单层球面网壳结构风振响应的影响研究[D]. 龚玉.兰州交通大学 2016
[6]考虑流固耦合效应的某超高层建筑风场模拟及响应[D]. 胡永咏.武汉理工大学 2014
[7]球面薄壳和单层球面网壳的稳定承载力研究[D]. 郑志刚.哈尔滨工业大学 2012
[8]基于CFD的复杂超高层建筑双向流固耦合研究[D]. 薛祖杰.重庆大学 2012
[9]大跨度空间结构风荷载数值模拟及风振响应研究[D]. 刘思为.西南交通大学 2011
[10]大跨度球壳结构的风洞试验与风振响应分析关键技术[D]. 吴迪.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3507315
【文章来源】：河北工程大学河北省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
上海长宁国际体操中心Fig.1-1ShanghaiChangning
第1章绪论1第1章绪论1.1研究背景及意义1.1.1铝合金网壳结构近年来，由于网壳结构具有内部无柱空间大、跨度大且外形美观等优点，越来越受到各个领域的重视，尤其在公共建筑领域，体育馆、火车站、会展中心等功能性公共建筑普遍采用空间网壳结构。传统建筑工程中大多采用钢材作为网壳结构的建筑材料，但随着建筑科技不断发展，轻质高强的铝合金材料在网壳结构中渐渐受到青睐。一方面，强度相同的情况下，铝合金材料的密度在约为钢材密度的1/3，采用铝合金材料能够大大减小结构自重，减轻下部支撑结构的负担；另一方面，与钢材不同，铝合金材料在空气中能够形成致密的氧化层，因此铝合金材料的杆件具有优异的耐腐蚀性能，铝合金杆件在适合采用大跨度网壳结构的游泳馆、化工业厂房、储存煤矿的仓库等多种建筑中具有独特优势，铝合金空间网壳结构应运而生。早在20实际中期，国外便开始尝试在建筑结构中使用铝合金材料，目前已经拥有成熟的铝合金结构施工技术，例如采用铝合金网壳结构的美国的哥伦比亚大学体育馆、美国C.B.R公司石灰储仓、洛克菲勒大学礼堂等。随着铝合金结构建筑逐渐普及，国内同样新兴起一批铝合金网壳结构的建筑，例如上海国际长宁体操中心（图1-1）、上海科技馆（图1-2）、天津平津战役纪念馆（图1-3）、南京牛首山文化旅游区佛顶宫等（图1-4）。图1-1上海长宁国际体操中心Fig.1-1ShanghaiChangningInternationalGymnasticsCenter图1-2上海科技馆Fig.1-2ShanghaiScienceandTechnologyMuseum
齥大于8时可视为刚接节点；而当节点刚度介于铰接与刚接之间时可视为半刚性节点。本文主要考虑应用于铝合金单层网壳结构的空心毂节点，空心毂节点作为一种新型半刚性节点，节点刚度对于结构性能有着不可忽略的影响。本文中铝合金网壳结构模拟的连接节点为新型装配式空心毂节点[2]，在铝合金网壳结构中，装配式空心毂节点用于连接多个矩形杆件，实际工程中按照节点刚度分类属于半刚性节点。装配式空心毂节点由不锈钢角码、不锈钢虎克螺栓、不锈钢高强螺栓、垫片及侧面开孔的圆形铝合金空心毂体组成，连接时将矩形空心铝合金图1-3天津平津战役纪念馆Fig.1-3TianjinPingjincampaigncommemoration图1-4南京牛首山佛顶宫Fig.1-4NanjingNiushoumountainFodingpalace
【参考文献】：
期刊论文
[1]采用有限质点法的薄壳动力非线性行为分析[J]. 杨超,罗尧治,郑延丰. 浙江大学学报(工学版). 2019(06)
[2]节点半刚性对K6单层木网壳稳定性能的影响[J]. 何敏娟,胡超,舒展. 特种结构. 2018(04)
[3]铝合金板式节点平面内抗弯刚度研究[J]. 郭小农,朱劭骏,王丽,欧阳元文. 建筑结构. 2018(14)
[4]铝合金板式节点网壳阻尼特性试验研究[J]. 郭小农,王丽,相阳,熊哲,赵卫华,严勇. 振动与冲击. 2016(18)
[5]节点刚度对铝合金板式节点网壳稳定性能的影响[J]. 熊哲,郭小农,罗永峰,徐晗. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2015(S1)
[6]大跨度铝合金网壳结构风振系数研究[J]. 徐帅,陈志华,王小盾. 空间结构. 2014(03)
[7]不同参数影响下球面网壳表面风压系数分布规律研究[J]. 殷志祥,徐佳萌. 工程力学. 2012(04)
[8]凉都体育中心体育馆屋盖CFD数值分析[J]. 毋英俊,陈志华,闫翔宇,刘正先. 空间结构. 2011(03)
[9]高层建筑结构风荷载数值模拟研究[J]. 于敬海,王莹,曲文超. 建筑结构. 2011(S1)
[10]大跨度组合网壳在台风作用下的风振响应分析[J]. 殷志祥,徐佳萌. 建筑结构学报. 2010(S2)
博士论文
[1]大型壳体结构焊接变形及残余应力调控方法研究[D]. 王军强.北京交通大学 2016
[2]泰姆科节点试验研究及铝合金单层网壳结构性能分析[D]. 徐帅.天津大学 2015
[3]新型流体有限元方法研究及其在风场绕流和结构耦合风效应中的应用[D]. 黄橙.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]空心毂节点铝合金单层网壳稳定性与抗连续倒塌性能研究[D]. 郑靖潇.天津大学 2018
[2]基于CFD技术建筑结构表面风压风场模拟研究[D]. 冯磊.河北工程大学 2017
[3]大跨度铝合金盘式节点网壳结构风振响应的研究[D]. 陈静.兰州交通大学 2017
[4]单层球形网壳的设计及关键技术研究[D]. 陈天跃.郑州大学 2016
[5]节点刚度对凯威特型单层球面网壳结构风振响应的影响研究[D]. 龚玉.兰州交通大学 2016
[6]考虑流固耦合效应的某超高层建筑风场模拟及响应[D]. 胡永咏.武汉理工大学 2014
[7]球面薄壳和单层球面网壳的稳定承载力研究[D]. 郑志刚.哈尔滨工业大学 2012
[8]基于CFD的复杂超高层建筑双向流固耦合研究[D]. 薛祖杰.重庆大学 2012
[9]大跨度空间结构风荷载数值模拟及风振响应研究[D]. 刘思为.西南交通大学 2011
[10]大跨度球壳结构的风洞试验与风振响应分析关键技术[D]. 吴迪.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3507315
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