【摘要】：因其內(nèi)部空間大以及造型美觀的特點,雙曲扁網(wǎng)殼適用于體育館以及大型空間結(jié)構(gòu)的屋頂。本文運用有限元軟件ANSYS自帶的程序語言APDL(algorith mic processor description language)編制了五種單層雙曲扁網(wǎng)殼的建模程序,探究了雙曲扁網(wǎng)殼在四點鉸接支承下的靜動力性能,以及兩側(cè)鉸接支承下的動力性能;運用Fortran語言編寫了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)優(yōu)化的程序。具體內(nèi)容如下:(1)根據(jù)雙曲扁網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)參數(shù)方程,確定各節(jié)點的坐標(biāo),然后根據(jù)五種類型網(wǎng)殼桿件連接方式的不同,建立了模型宏程序;根據(jù)空間兩點距離公式,結(jié)合雙曲扁網(wǎng)殼節(jié)點的坐標(biāo),推導(dǎo)出了雙曲扁網(wǎng)殼桿長公式;依據(jù)拋物線曲線積分以及網(wǎng)殼桿件穩(wěn)定性約束條件,得出了不同桿件截面下的結(jié)構(gòu)桿件長度以及網(wǎng)格數(shù)范圍。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時,給定長跨、短跨、長跨矢高、短跨矢高、網(wǎng)格數(shù)等宏觀參數(shù),可通過引入該不等式,保證工程上對桿件長度以及網(wǎng)格數(shù)的控制要求,對于縮減周期和成本具有重要意義。(2)對五種單層雙曲扁網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施加靜力荷載同時考慮結(jié)構(gòu)自重,就結(jié)構(gòu)最大位移和最大應(yīng)力兩個方面,分析了跨度、矢高、網(wǎng)格數(shù)以及支座形式的變化對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)靜力性能的影響,總結(jié)出各類網(wǎng)殼的適用的網(wǎng)格數(shù)以及矢高范圍,并且對比了不同支座條件下網(wǎng)殼靜力性能,選出了受力性能較好的支座形式,為后面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)動力分析做好準(zhǔn)備。(3)針對單斜桿、雙斜桿、弗布爾、聯(lián)方以及三向格子型五種網(wǎng)殼運用離散變量序列的兩級優(yōu)化算法對結(jié)構(gòu)進行形狀優(yōu)化,以網(wǎng)殼總耗鋼量最少為目標(biāo)函數(shù),考慮結(jié)構(gòu)整體強度、剛度以及穩(wěn)定性約束條件,通過算例分析,得出了跨度、矢高、網(wǎng)格數(shù)對總耗鋼量的影響程度,為結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考建議。(4)以三向格子型和弗布爾型兩種靜力性能較好的網(wǎng)殼進行地震響應(yīng)分析,分別討論了跨度、矢高、網(wǎng)格尺寸以及桿件截面對結(jié)構(gòu)自振頻率和振型的影響;同時采用時程分析法分析了三向格子型網(wǎng)殼在三個一維地震以及一個三維地震作用下的振動特性,探討了矢跨比、網(wǎng)格數(shù)以及支座條件等參數(shù)變化時對結(jié)構(gòu)最大位移的影響;歸納出單層雙曲扁網(wǎng)殼的地震響應(yīng)規(guī)律,這對工程實踐有較大指導(dǎo)作用。最后,對單層雙曲扁網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的研究進行總結(jié)歸納并對以后研究進行展望。
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU399

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本文編號：2585084