多层大跨度空间钢网格盒式结构的研究与应用

发布时间：2023-01-31 06:15

　　空间钢网格盒式结构体系是具有我国独立知识产权的新型节能型网格结构体系。它将传统楼板和墙体网格化,形成了盒式结构受力体系中的两大部分:一是水平受力体系—钢网格空腹夹层板;二是垂直受力体系—钢网格墙体。空间钢网格盒式结构体系主要适用于多层大跨房屋体系。本文首先对水平受力体系—钢空腹夹层板进行了深入的理论分析。第二章首先针对蜂窝形钢空腹夹层板这种新型的网格形式,用连续化拟板方法进行了分析并和有限元分析结果进行了比较,验证了连续化拟板方法在分析蜂窝形钢空腹夹层板时的适用性以及需要注意的问题,并通过算例证明了蜂窝形空腹夹层板具有良好的经济适用性。鉴于拟板连续化方法在求解固端边界下空腹夹层板内力和变形的复杂性,基于刚度等效原理,给出了考虑混凝土板的钢空腹夹层板的等效剪切刚度计算表达式,以交叉梁系柔度法为基础,分别给出了简支边界条件和固支边界条件下的正交正放钢空腹夹层板的挠度解析解,扩大了交叉梁系柔度法的适用范围,并求得常用网格数的空腹夹层板各剪力键节点荷载分配系数。在对节点荷载分配系数的影响因素进行分析的基础上,以跨中空腹肋为控制构件,给出了评估空腹夹层板挠度的简化计算公式。与数值模拟结果比较,证... 

【文章页数】：190 页

【学位级别】：博士

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详细摘要
Summary
第一章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 盒式结构的概念
        1.2.1 盒式结构的提出
        1.2.2 盒式结构的组成
        1.2.3 盒式结构的装配化施工
    1.3 盒式结构子体系-钢网格墙架
        1.3.1 钢网格墙架简介
        1.3.2 钢网格墙架研究现状
    1.4 盒式结构子体系-网格空腹夹层板
    1.5 本文的研究内容
第二章 空腹夹层板体系的计算理论
    2.1 连续化分析方法
        2.1.1 蜂窝形空腹夹层板的构造
        2.1.2 连续化分析方法的计算假定
        2.1.3 等效薄层刚度
        2.1.4 夹芯层剪切刚度
        2.1.5 基本方程
        2.1.6 周边简支矩形空腹夹层板的内力表达式
        2.1.7 算例分析
    2.2 适用于盒式结构屋盖的交叉梁系法
        2.2.1 交叉梁系柔度法的基本假定
        2.2.2 折算惯性矩
        2.2.3 折算剪切刚度
        2.2.4 交叉梁系法的荷载处理
        2.2.5 柔度系数的一般性计算公式
        2.2.6 交叉节点挠度的计算表达式
        2.2.7 荷载分配系数
        2.2.8 算例分析
    2.3 适用于盒式结构楼板的交叉梁系法
        2.3.1 固端约束时的荷载分配系数和挠度
        2.3.2 固支边界条件下柔度系数公式
        2.3.3 固支边界条件下柔度系数算子
        2.3.4 固支边界条件下跨中板肋节点挠度的简化计算
    2.4 钢-混凝土组合空腹夹层板的内力计算
        2.4.1 连续化分析方法在内力计算时存在的问题
        2.4.2 钢-混凝土空腹梁的内力计算方法
        2.4.3 空腹夹层板弦杆设计方法
        2.4.4 算例分析
    2.5 本章小结
第三章 钢空腹梁的非线性有限元参数分析
    3.1 国内外有关开口钢梁的研究现状
    3.2 钢空腹梁的研究现状
    3.3 钢空腹梁的数值模型
        3.3.1 钢空腹梁的受力特点
        3.3.2 材料属性与模型参数取值
        3.3.3 基本假定与网格划分
    3.4 计算结果分析
        3.4.1 剪力键计算结果分析
        3.4.2 上钢肋和下钢肋计算结果分析
        3.4.3 钢空腹梁的变形分析
    3.5 钢空腹梁的设计方法
        3.5.1 简支边界下的钢空腹梁内力计算
        3.5.2 固支边界下的钢空腹梁内力计算
        3.5.3 钢肋的设计计算公式
        3.5.4 公式与有限元结果的对比验证
    3.6 本章小结
第四章 方钢管剪力键的静力性能试验
    4.1 概述
    4.2 试验目的和意义
    4.3 试验方案
        4.3.1 试件尺寸
        4.3.2 有限元模拟
        4.3.3 测点布置
        4.3.4 加载方案
    4.4 试验现象
        4.4.1 JLJ-1试验现象
        4.4.2 JLJ-2试验现象
        4.4.3 JLJ-3试验现象
        4.4.4 JLJ-4试验现象
    4.5 试验数据分析
        4.5.1 剪力键变形分析
        4.5.2 剪力键承载力分析
        4.5.3 剪力键的受力比较
        4.5.4 试验结论
    4.6 与有限元的比较
        4.6.1 试验现象对比
        4.6.2 结构效应比较
        4.6.3 结论
    4.7 试验总结
    4.8 剪力键的简化设计方法
        4.8.1 JLJ-2和JLJ-4两试件试验数据分析
        4.8.2 控制截面分析
        4.8.3 剪力键抗剪承载力计算公式
        4.8.4 公式验证
        4.8.5 结论
    4.9 本章总结
第五章 钢-混凝土组合空腹夹层板的自振频率分析
    5.1 计算模型
        5.1.1 有限元建模
        5.1.2 板肋空腹率的计算
        5.1.3 参数取值
    5.2 参数影响分析
        5.2.1 长宽比对基频的影响
        5.2.2 跨度对基频的影响
        5.2.3 板肋空腹率对基频的影响
        5.2.4 组合空腹板厚度对基频的影响分析
    5.3 空腹夹层板基频的多参数回归分析
        5.3.1 基频计算公式
        5.3.2 多参数回归分析
    5.4 工程算例
        5.4.1 工程概况
    5.5 结论
第六章 空间钢网格盒式结构的复模态随机地震响应
    6.1 盒式结构的动力微分方程
    6.2 复模态时程分析方法
        6.2.1 复模态状态向量
        6.2.2 盒式结构的2n维复模态时程响应
        6.2.3 盒式结构在地震激励下的响应求解
    6.3 盒式结构的随机响应
        6.3.1 随机地震动模型的确定
        6.3.2 随机反应的均方差
        6.3.3 随机反应峰值因子的确定
        6.3.4 随机最大反应均值
        6.3.5 随机位移响应区间估计
        6.3.6 随机位移响应可靠度
    6.4 盒式结构算例分析
        6.4.1 复模态时程分析和随机响应分析
        6.4.2 规范中层间位移限值可靠度
        6.4.3 地震波激励下的位移响应可靠度
    6.5 结论
第七章 多层大跨空间钢网格盒式结构的工程实践
    7.1 已有工程实践概况
    7.2 拟建南京中建化工科研楼概况
        7.2.1 材料特性及构件尺寸
    7.3 盒式结构与传统钢框架的运算结果对比
        7.3.1 自振周期的对比
        7.3.2 结构整体刚重比
        7.3.3 结构层间位移角、位移比验算
        7.3.4 两种结构的用钢量对比
    7.4 钢网格盒式结构动力时程分析
    7.5 钢网格盒式结构的装配化施工过程
        7.5.1 空腹夹层板装配拼装示意
        7.5.2 钢网格墙架装配拼装示意
    7.6 本章小结
第八章 结论与展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
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[4]蜂窝形钢空腹夹层板楼盖振动舒适度分析[J]. 才琪,马克俭,刘卓群,申波.  华侨大学学报(自然科学版). 2017(03)
[5]基于振动舒适度要求的蜂窝形钢空腹夹层板楼盖自振频率分析[J]. 才琪,马克俭,申波,刘卓群,赵艳兵,王泽曦,冯献慧.  建筑科学. 2017(05)
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博士论文
[1]磷石膏辅材与钢筋混凝土空间网格框架结构的研究与应用[D]. 卢亚琴.湖南大学 2015
[2]现浇石膏外墙钢筋砼高层网格盒式筒中筒结构研究与应用[D]. 王其明.天津大学 2012
[3]现浇石膏外墙多高层钢网格盒式节能住宅结构体系研究[D]. 孙涛.天津大学 2012

硕士论文
[1]新型装配整体式空间钢网格“筒中筒”盒式结构在超高层（H＞100m）结构的研究与应用[D]. 彭登.贵州大学 2014
[2]从刚度分析看空腹网架与空腹夹层板的力学本质[D]. 位翠霞.浙江大学 2007
[3]弹性支承交叉梁系的分析计算及应用[D]. 李锁全.西南交通大学 2002



本文编号：3733773