【摘要】：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)具有剛度大、自重輕、造型豐富美觀、綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好的特點(diǎn),應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,是一種方興未艾的空間結(jié)構(gòu)。要使多根桿件組裝而成的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)能夠整體工作,關(guān)鍵在于節(jié)點(diǎn)的連接構(gòu)造。 上海市辰山植物園溫室展覽館工程采用單層鋁合金網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)形式,新加坡植物園展覽溫室工程采用拱殼雜交的鋼結(jié)構(gòu)形式。某公司在這兩項(xiàng)工程設(shè)計(jì)中分別提出了新型鑄鋁節(jié)點(diǎn)和鑄鋼節(jié)點(diǎn)。由于這兩類節(jié)點(diǎn)形式是自行研制的,需要進(jìn)行有限元模擬分析,并在此基礎(chǔ)上通過(guò)試驗(yàn)手段確定其受力性能和極限承載力,從而驗(yàn)證有限元分析的合理性。 本論文在對(duì)此兩類節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有限元計(jì)算、理論分析和試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上完成,主要研究?jī)?nèi)容如下: (1)對(duì)新型鑄鋁節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了足尺試驗(yàn)和有限元分析,考察了三種典型荷載作用下鑄鋁節(jié)點(diǎn)的受力性能和破壞機(jī)理,并將試驗(yàn)結(jié)果與有限元分析結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證對(duì)鑄鋁節(jié)點(diǎn)有限元分析的可靠性。 (2)對(duì)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證的鑄鋁節(jié)點(diǎn)模型進(jìn)行彈性分析,得到鑄鋁節(jié)點(diǎn)最不利截面的應(yīng)力集中系數(shù),提出工程中鑄鋁節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法和承載力計(jì)算公式,并通過(guò)三種典型加載的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)該公式給予驗(yàn)證。 (3)對(duì)該鑄鋼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了足尺靜力加載試驗(yàn)和非線性有限元分析。試驗(yàn)研究了鑄鋼節(jié)點(diǎn)的承載性能和破壞機(jī)理,并驗(yàn)證了有限元分析的正確性。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果與有限元結(jié)果的比較,得出采用線性強(qiáng)化塑性本構(gòu)模型比通常采用的理想彈塑性本構(gòu)模型的計(jì)算結(jié)果能更好地吻合試驗(yàn)結(jié)果。 (4)利用經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證的鑄鋼節(jié)點(diǎn)模型對(duì)鑄鋼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行多種類型的荷載作用下的彈性有限元分析,基于有限元分析結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù),提出了在荷載組合作用下鑄鋼節(jié)點(diǎn)的承載力簡(jiǎn)化計(jì)算公式。 希望以上研究成果,能夠?yàn)殍T鋁節(jié)點(diǎn)和鑄鋼節(jié)點(diǎn)在空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中的推廣應(yīng)用和工程設(shè)計(jì)提供一些理論指導(dǎo)和參考價(jià)值。
【圖文】：

(a) 十字形板節(jié)點(diǎn) (b) 圓柱形板節(jié)點(diǎn) (c) 盒形板節(jié)點(diǎn)圖 1-1 板節(jié)點(diǎn)[2](2) 焊接空心球節(jié)點(diǎn)(如圖 1-2 (a)所示)，焊接空心鼓形節(jié)點(diǎn)(如圖 1-2 (b)所示)和焊接空心半鼓半球節(jié)點(diǎn)(如圖 1-2 (c)所示)。焊接空心鼓形節(jié)點(diǎn)曾用于汾陽(yáng)網(wǎng)架公司鑄造車間雙曲面網(wǎng)殼，焊接空心半鼓半球節(jié)點(diǎn)曾用于益陽(yáng)法院法庭四塊組合型扭網(wǎng)殼。焊接空心球節(jié)點(diǎn)適用于鋼管桿件的單、雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，后兩種節(jié)點(diǎn)特別適宜于單層組合網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，便于在施工時(shí)擱置鋼筋混凝土帶肋屋面板。焊接空心球節(jié)點(diǎn)安裝時(shí)桿件的空間方向角控制較難，工地焊接量較大，因此此類節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能在很大程度上由施工質(zhì)量控制。

圖 1-3 螺栓球節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，，如圖 1-5 所示，適用于兩向桿系組成的件單層網(wǎng)殼中。曾用于青島展覽中心多功節(jié)點(diǎn)，如圖 1-6 所示，適用于圓鋼桿件組成幕影院和天象館網(wǎng)殼穹頂中。節(jié)點(diǎn)[2]圖 1-5 疊合式節(jié)點(diǎn)[2]圖 1-6種由大量零散構(gòu)件通過(guò)特殊節(jié)點(diǎn)組成的三
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TU399

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本文編號(hào)：2572938