【摘要】：在建筑索結(jié)構(gòu)中,拉索作為結(jié)構(gòu)中的主要承重構(gòu)件之一,索節(jié)點起到在拉索與相連構(gòu)件之間的傳力轉(zhuǎn)換站的作用,其破壞更容易造成連續(xù)性倒塌,節(jié)點設(shè)計及構(gòu)造細節(jié)對結(jié)構(gòu)安全性、整體性、經(jīng)濟性具有決定性的作用。拉索關(guān)鍵節(jié)點包括索夾、索鞍及索端。然而國內(nèi)建筑索結(jié)構(gòu)節(jié)點相關(guān)的設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)尚不完善,設(shè)計人員仍須借鑒其他行業(yè)的相關(guān)規(guī)范及經(jīng)驗的積累來完成設(shè)計。本文主要對索端銷接耳板節(jié)點和索夾節(jié)點設(shè)計構(gòu)造兩部分展開研究。(1)索端銷接耳板節(jié)點本文對索端銷接耳板式節(jié)點承載力驗算的已有規(guī)范和研究文獻進行匯總,對比了國內(nèi)外規(guī)范對承載力驗算和構(gòu)造的不同規(guī)定,指出規(guī)范有待完善和改進的部分。進一步地,采用國內(nèi)規(guī)范和歐洲規(guī)范設(shè)計得到不同耳板,進行尺寸和承載力對比分析;并以建筑索結(jié)構(gòu)中無貼板耳板為例,進行三維實體有限元接觸非線性分析,得到耳板的應(yīng)力分布基本規(guī)律,并與增焊貼板的耳板進行對比,發(fā)現(xiàn)僅依賴圍焊連接的貼板能夠與主板共同受力,且改變了主板在焊腳附近的應(yīng)力分布狀態(tài),為下文受拉銷接耳板的承載力參數(shù)化試驗和研究提供必要的理論基礎(chǔ)。通過材料性能試驗和銷接耳板參數(shù)化試驗,研究耳板尺寸及構(gòu)造對耳板抗拉承載力的影響,并根據(jù)試驗得到的荷載-位移曲線,采用調(diào)整后的CEN雙折線法,求得各耳板試件的屈服承載力。根據(jù)試驗結(jié)果,對國標(biāo)中的耳板銷孔中截面抗拉承載力計算公式、銷孔前端距截面抗劈拉承載力計算公式進行調(diào)整,并提出了增焊貼板時的銷孔中截面抗拉承載力公式。采用材性試驗得到的材料模型和參數(shù),考慮材性非線性、接觸非線性,對參數(shù)化試驗耳板進行三維實體有限元分析,得到荷載-位移曲線,并與試驗得到的曲線進行對比,驗證了有限元分析的準(zhǔn)確性;對試驗得到的承載力、有限元承載力、建議公式計算得到的承載力進行對比分析,驗證了建議公式的合理性和可靠性。另外,從耳板承載力計算方法、銷軸承載力計算方法、構(gòu)造要求三部分,給出了銷接耳板節(jié)點系統(tǒng)性的建議設(shè)計方法,為工程設(shè)計人員提供一定的參考意義。(2)索夾節(jié)點本文總結(jié)已有索夾抗滑移性能的研究成果,指出其局限性:國內(nèi)外規(guī)范關(guān)于索夾設(shè)計內(nèi)容不完善、規(guī)定不一致,尤其是抗滑承載力的計算和索夾抗滑試驗的實施仍有待完善。本文以鄭州市奧林匹克體育中心項目體育場、游泳館為背景,對兩個場館五種索夾抗滑移試驗進行設(shè)計并實施,得到試驗索夾在抗滑移過程中的滑動位移和高強螺栓緊固力的變化規(guī)律、抗滑移極限承載力及綜合摩擦系數(shù)。同時發(fā)現(xiàn),與Galfan鋼絞線夾持的索夾的綜合摩擦系數(shù)高于與Galfan全封閉索夾持的索夾的綜合摩擦系數(shù)。根據(jù)索夾試驗結(jié)果,對李金飛~([1])給出的考慮高強螺栓預(yù)緊力損失的索夾抗滑移極限承載力計算公式進行驗證分析與調(diào)整,并驗證了在目前索夾試驗情況下該套計算體系的合理可靠性,且歸納總結(jié)建筑索結(jié)構(gòu)中索夾的建議設(shè)計方法和索夾抗滑移試驗的具體操作要求。最后對本文的研究內(nèi)容和主要成果進行了總結(jié),指出本文研究的不足,并對今后建筑索結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點設(shè)計和構(gòu)造的研究進行展望。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU318
【圖文】：

1(c) 鄂爾多斯體育館 （d）廣東佛山世紀(jì)蓮體育場圖 1-1 國內(nèi)外索結(jié)構(gòu)代表性建筑在建筑索結(jié)構(gòu)中，拉索作為結(jié)構(gòu)中的主要承重構(gòu)件之一，索節(jié)點起到拉索及相鄰構(gòu)件的傳力轉(zhuǎn)換站的作用，其破壞更容易造成連續(xù)性倒塌。節(jié)點設(shè)計及構(gòu)造細節(jié)對結(jié)構(gòu)安

全性、整體性、經(jīng)濟性具有決定性的作用，因此必須對建筑索結(jié)構(gòu)節(jié)點給予充分的重視。拉索關(guān)鍵節(jié)點包括索夾連接（圖 1-2（a））、索鞍連接（圖 1-2（b））、索端連接（圖 1-2（c））。其中，索夾連接常用于索與索或索與撐桿之間的連接。索鞍為供拉索通過塔頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)，索鞍的上座上設(shè)有弧形索槽，用于安放拉索。索端連接常用于索與支承構(gòu)件及基礎(chǔ)的連接，可通過索端錨具與直接焊接于鋼構(gòu)件上的耳板相連，常采用銷軸連接傳遞索力。銷軸節(jié)點以往在港口、橋梁、起重機械等行業(yè)中有著廣泛應(yīng)用，近年來，隨著建筑形式的不斷拓展，銷軸節(jié)點在現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)工程中得到了越來越多的應(yīng)用。銷軸節(jié)點具有傳力明確、構(gòu)造簡單、施工方便等優(yōu)點，同時在建筑中又比較美觀，常常作為理想鉸接節(jié)點應(yīng)用于柱腳、拉桿以及拉索端部的連接。

懸索結(jié)構(gòu)可以分為：單層懸索體系、雙層懸索體系。其中，單層懸索體系包括向懸索結(jié)構(gòu)（圖 1-3）、單層輻射狀結(jié)構(gòu)（圖 1-4）、單層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)（圖 1-5、圖 1單層懸索體系穩(wěn)定性較差：由于其為可變體系，平衡形式隨荷載分布方式而變穩(wěn)定性與索內(nèi)初始拉力的大小有關(guān)，索內(nèi)拉力越大，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性越好。另外，抗風(fēng)能力差，屋蓋上分布不均勻的風(fēng)吸力，使結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低，當(dāng)屋面較輕時能被掀起。

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本文編號：2778780