六杆四面体柱面网壳结构的理论分析与试验研究

发布时间：2017-12-09 22:05

  本文关键词：六杆四面体柱面网壳结构的理论分析与试验研究

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【摘要】：随着我国科学技术和经济水平的发展,建筑工业化已成为我国建筑结构的重要发展方向。其不仅为我国建筑工程行业的发展指明了方向,也给装配式空间结构的发展带来了机遇。本文在这一背景下,从“标准化设计、工业化生产和装配化施工”的角度出发,提出了一种新型装配式空间结构—六杆四面体柱面网壳结构,并从理论分析、结构设计和试验实践等方面,对其进行了系统性的研究。为这一装配式结构体系的工程应用打下基础,希望借此为我国绿色空间钢结构建筑的发展做出贡献。第1章回顾了空间结构的发展历史,并对网壳结构及其计算分析方法进行了总结,介绍了国内外装配式空间网格结构的研发应用现状,阐述了当前新型装配式空间结构体系研发的背景和意义,明确了本文的研究内容。第2章结合六杆四面体单元和柱面网壳的特点,提出了一种新型装配式空间结构一六杆四面体柱面网壳,分析了六杆四面体柱面网壳结构体系的构形,并提出了一种半刚接半铰接的新型装配式节点,其具有构造简捷、自重轻的特点。第3章为六杆四面体柱面网壳的静力和稳定性分析。考虑全跨均布荷载和半、全跨组合荷载两种作用。得到了结构的受力情况、刚度分布和极限承载力。研究结果表明六杆四面体柱面网壳具有良好的静力和稳定性能。第4章中,通过计算表明两纵端支承的六杆四面体柱面网壳属于稳定控制设计的网壳结构范畴。从便于操作、易于实现的角度出发,提出了六杆四面体柱面网壳结构的简捷设计方法,验证了方法的有效性,该简捷设计法可推广应用到其他以稳定控制设计的空间网格结构。运用这一方法,模拟工程设计,得到45m横向跨度的六杆四面体柱面网壳结构杆件用钢量为27.48 kg/m2,具备良好的技术经济指标,有推广应用的前景。第5章对基于简捷设计法设计的六杆四面体柱面网壳结构的动力特性进行分析,并在这一基础上探讨了动力时程分析中构建Rayleigh阻尼矩阵的参数选择,然后对六杆四面体柱面网壳结构在罕遇地震作用下的动力响应进行了计算和分析。结果表明六杆四面体柱面网壳结构整体刚度分布较为合理,具有良好的抗震性能。第6章以一横向跨度为7.2m的六杆四面体柱面网壳实体模型作为试验对象,设计并研制了一套简易的可微调立体胎架,解决了装配式空间钢结构制作精度难以保证的问题;实践了单元的堆放运输,并在试验大厅进行了单元到整体结构的装配施工;对装配完成后的六杆四面体柱面网壳试验模型进行了安装误差测量,结果表明安装精度良好。第7章对装配完成的网壳模型,进行全跨和半跨静载试验,研究其受力性能和结构刚度。将实测结果与理论模型进行了对比,并分析了误差来源。然后进一步对六杆四面体张弦柱面网壳模型进行了试验研究。第8章对本文的研究工作进行了总结,并对相关课题的进一步深入提出了展望。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU399

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本文编号：1272001