【摘要】：從嚴(yán)格意義上講，空間結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的節(jié)點(diǎn)連接大多是介于完全剛接和理想鉸接的半剛性節(jié)點(diǎn)。目前，對(duì)半剛性節(jié)點(diǎn)常規(guī)網(wǎng)殼的研究，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)獲得了一些成果，而對(duì)于巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)這種國(guó)內(nèi)新興的空間大跨結(jié)構(gòu)，，目前的研究主要集中在力學(xué)性能、計(jì)算方法、優(yōu)化分析和抗震研究等方面，而且在這些研究中均把節(jié)點(diǎn)連接作為鉸接處理，沒(méi)有考慮到實(shí)際節(jié)點(diǎn)連接的半剛性。本文從節(jié)點(diǎn)剛度入手，研究半剛性節(jié)點(diǎn)圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。 以Ansys有限元分析軟件為工具，建立了半剛性節(jié)點(diǎn)圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)數(shù)值模型，并驗(yàn)證了模型的正確性；分別研究了不同數(shù)量級(jí)節(jié)點(diǎn)軸向剛度和彎曲剛度對(duì)結(jié)構(gòu)靜力穩(wěn)定性的影響，并推測(cè)兩者疊加的影響效應(yīng)可能更大；于是借鑒了已有的焊接球節(jié)點(diǎn)剛度本構(gòu)模型，考慮兩者的疊加效應(yīng)，提出了適合該本構(gòu)模型的不斷逼近計(jì)算方法；選用了本結(jié)構(gòu)適合的焊接球規(guī)格，引入節(jié)點(diǎn)半剛性，分別計(jì)算了結(jié)構(gòu)滿跨均布荷載和活荷半跨均布情況下的靜力穩(wěn)定承載力；根據(jù)極限荷載狀態(tài)下的桿件內(nèi)力分布情況，得到了結(jié)構(gòu)的破壞條件；對(duì)焊接球半剛性節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力分析；最后分析了焊接球半剛性節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)和不同數(shù)量級(jí)軸向半剛性節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的自振特性和地震響應(yīng)。 結(jié)果表明：隨著節(jié)點(diǎn)軸向剛度數(shù)量級(jí)的增大，結(jié)構(gòu)靜力穩(wěn)定承載力顯著提高，彎曲剛度影響甚微，兩者的疊加效應(yīng)顯著；靜力條件下，大多數(shù)情況結(jié)構(gòu)破壞由強(qiáng)度條件控制，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮材料的彈塑性；靜力計(jì)算時(shí)，隨著焊接球半剛性節(jié)點(diǎn)剛度的減小，結(jié)構(gòu)的弦桿內(nèi)力顯著增大，設(shè)計(jì)時(shí)不能忽略；本結(jié)構(gòu)適合的焊接球節(jié)點(diǎn)剛度變化范圍對(duì)結(jié)構(gòu)的自振特性和動(dòng)力響應(yīng)影響很小，可以忽略；不同數(shù)量級(jí)節(jié)點(diǎn)軸向剛度對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析影響顯著。
[Abstract]:Strictly speaking, most of the node connections used in spatial structure are semi-rigid joints between complete rigid connection and ideal hinged joint. At present, some achievements have been made in the research of conventional reticulated shells of semi-rigid joints at home and abroad, but for mega-grid structure, which is a new spatial long-span structure in China, the current research mainly focuses on mechanical properties and calculation methods. Optimization analysis and seismic research, and in these studies, the joint connection is treated as the joint, and the semi-rigidity of the actual joint connection is not taken into account. In this paper, the mechanical properties of semi-rigid joint cylindrical mega-grid structure are studied from the point of view of joint stiffness. Using Ansys finite element analysis software as a tool, the numerical model of semi-rigid joint cylindrical mega-grid structure is established, and the correctness of the model is verified. The effects of axial stiffness and bending stiffness of different orders of magnitude on the static stability of the structure are studied respectively, and it is inferred that the superposition of the two may have a greater effect on the static stability of the structure. Therefore, the existing stiffness constitutive model of welded ball joint is used for reference, and the continuous approximate calculation method suitable for the constitutive model is put forward considering the superposition effect of the two models. The suitable welding ball specification of the structure is selected, and the static stability bearing capacity of the structure under the condition of uniform load with full span and uniform load with half span is calculated respectively. According to the internal force distribution of the bar under ultimate load, the failure conditions of the structure are obtained, and the static analysis of the welded ball semi-rigid joint structure is carried out. Finally, the natural vibration characteristics and seismic response of welded ball semi-rigid joint structure and different number of axial semi-rigid joint structures are analyzed. The results show that with the increase of the axial stiffness of the joint, the static stability bearing capacity of the structure increases significantly, and the bending stiffness has little effect, and the superposition effect of the two is significant. Under the static condition, the structural failure is controlled by the strength condition in most cases, and the elastoplasticity of the material should be considered in the structural design. In the static calculation, with the decrease of the stiffness of the welded ball semi-rigid joint, the internal force of the chord of the structure increases significantly, which can not be ignored in the design. The suitable stiffness range of welded ball joints has little effect on the natural vibration characteristics and dynamic response of the structure, and the axial stiffness of different orders of magnitude has a significant effect on the dynamic analysis of the structure.
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU399;TU311.3

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本文編號(hào)：2480369