近年來隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化水平的發(fā)展,人們對(duì)建筑物有了越來越高的審美需求和使用需求,傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式已不完全適用,鋁合金網(wǎng)格結(jié)構(gòu)憑借鋁合金的材料優(yōu)勢(shì)及空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)受到廣泛關(guān)注。目前鋁合金網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的連接常采用裝配式節(jié)點(diǎn)連接,其中鋁合金轂式節(jié)點(diǎn)成型簡(jiǎn)單、安裝簡(jiǎn)便、綜合成本低,具有很好的工程應(yīng)用價(jià)值,至今已在全球超過35個(gè)國家得到使用,然而國內(nèi)仍然缺少相關(guān)研究。為確保未來鋁合金轂式節(jié)點(diǎn)在國內(nèi)被引入進(jìn)而得到更多使用,研究節(jié)點(diǎn)受力性能及其單層球面網(wǎng)殼穩(wěn)定性具有重要意義。針對(duì)以上背景,本文主要進(jìn)行了如下工作:(1)基于有限元軟件ABAQUS,針對(duì)多種不同尺寸下兩類鋁合金轂式節(jié)點(diǎn)建立精細(xì)化數(shù)值模型,對(duì)節(jié)點(diǎn)的抗拉、抗壓、抗彎性能進(jìn)行模擬。得到了節(jié)點(diǎn)的變形特征、失效模式、應(yīng)力分布及極限承載力等結(jié)果,確定了轂體槽間距、齒寬度、齒深度等參數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)極限承載力的影響。提出了鋁合金轂式節(jié)點(diǎn)的抗拉和抗彎極限承載力公式,并給出了各影響參數(shù)的建議取值范圍及轂體直徑的設(shè)計(jì)建議。(2)基于有限元軟件ANSYS,采用彈簧單元模擬節(jié)點(diǎn)連接來研究鋁合金轂式節(jié)點(diǎn)單層球面網(wǎng)殼穩(wěn)定性。引入前文所得節(jié)點(diǎn)的彎矩-轉(zhuǎn)角曲線,對(duì)不同跨度、不同矢跨比、不同節(jié)點(diǎn)面內(nèi)、面外彎曲剛度的K8型鋁合金轂式節(jié)點(diǎn)網(wǎng)殼進(jìn)行了整體穩(wěn)定性能分析。得到了網(wǎng)殼的失穩(wěn)模態(tài)和極限承載力等結(jié)果,確定了網(wǎng)殼跨度、矢跨比和節(jié)點(diǎn)面內(nèi)、面外彎曲剛度對(duì)K8型鋁合金轂式節(jié)點(diǎn)網(wǎng)殼穩(wěn)定性的影響規(guī)律。本文提出了鋁合金轂式節(jié)點(diǎn)的極限承載力公式,并對(duì)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)給出了相應(yīng)建議。確定了鋁合金轂式節(jié)點(diǎn)可作為一種半剛性節(jié)點(diǎn)考慮,歸納了節(jié)點(diǎn)的面內(nèi)、面外彎曲剛度對(duì)網(wǎng)殼穩(wěn)定性的影響規(guī)律,對(duì)這種節(jié)點(diǎn)在今后的設(shè)計(jì)應(yīng)用及相關(guān)規(guī)范的修訂具有參考意義。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU395
【部分圖文】：

c）南京國際展覽中心 d）亨利多利動(dòng)物園穹頂圖 1-1 國內(nèi)外典型鋁合金網(wǎng)格結(jié)構(gòu)鋁合金網(wǎng)格結(jié)構(gòu)主要包括鋁網(wǎng)架和鋁網(wǎng)殼，對(duì)于連接節(jié)點(diǎn)的可靠性、安裝精度和施工速度等都要求十分嚴(yán)格。常見鋁合金結(jié)構(gòu)的連接主要有焊接、裝配式連接、粘接和摩擦焊四種，其中焊接方法會(huì)使鋁合金的強(qiáng)度下降，且焊縫質(zhì)量難以保證；粘接多用于汽車和航天工業(yè)領(lǐng)域；摩擦焊則是一種新型鋁合金連接方式，使用較少；因此鋁合金網(wǎng)格結(jié)構(gòu)常采用裝配式連接方式，連接節(jié)點(diǎn)類型主要有轂式節(jié)點(diǎn)、板式節(jié)點(diǎn)、螺栓球節(jié)點(diǎn)和鑄鋁節(jié)點(diǎn)四種，如圖 1-2 所示。

圖 1-1 國內(nèi)外典型鋁合金網(wǎng)格結(jié)構(gòu)鋁合金網(wǎng)格結(jié)構(gòu)主要包括鋁網(wǎng)架和鋁網(wǎng)殼，對(duì)于連接節(jié)點(diǎn)的可靠性、安裝精度和施工速度等都要求十分嚴(yán)格。常見鋁合金結(jié)構(gòu)的連接主要有焊接、裝配式連接、粘接和摩擦焊四種，其中焊接方法會(huì)使鋁合金的強(qiáng)度下降，且焊縫質(zhì)量難以保證；粘接多用于汽車和航天工業(yè)領(lǐng)域；摩擦焊則是一種新型鋁合金連接方式，使用較少；因此鋁合金網(wǎng)格結(jié)構(gòu)常采用裝配式連接方式，連接節(jié)點(diǎn)類型主要有轂式節(jié)點(diǎn)、板式節(jié)點(diǎn)、螺栓球節(jié)點(diǎn)和鑄鋁節(jié)點(diǎn)四種，如圖 1-2 所示。a）轂式節(jié)點(diǎn) b）板式節(jié)點(diǎn)

限承載力因素及其單層球面網(wǎng)殼穩(wěn)定性的研究。本文針對(duì)以上背景，對(duì)矩形齒和梯形齒兩類鋁合金轂式節(jié)點(diǎn)的靜力性能及其 K8型網(wǎng)殼穩(wěn)定性進(jìn)行研究，為未來相關(guān)規(guī)范的修訂和節(jié)點(diǎn)的工程應(yīng)用提供了參考。1.2 鋁合金節(jié)點(diǎn)介紹及研究現(xiàn)狀1.2.1 鋁合金轂式節(jié)點(diǎn)鋁合金轂式節(jié)點(diǎn)是一種適用于網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的裝配式節(jié)點(diǎn)，因其與桿件連接的形狀類似于車輪中心的轉(zhuǎn)轂，故被形象地稱為轂式節(jié)點(diǎn)。如圖 1-3所示，轂式節(jié)點(diǎn)核心區(qū)域包括中心轂體、桿件、通長(zhǎng)螺栓和上下蓋板等零件。中心轂體由圓柱體形鋁合金擠壓形成，是節(jié)點(diǎn)的連接核心，根據(jù)連接桿件間角度和總數(shù)目不同，其上有多個(gè)帶凹凸紋的齒槽。將桿件與鋁合金轂式節(jié)點(diǎn)連接時(shí)，桿件端部需在工廠提前壓扁成與轂體齒槽相對(duì)應(yīng)的楔形狀端頭，再插入到轂體中對(duì)應(yīng)位置，隨后在轂體上下兩側(cè)安放蓋板，最后用一根通長(zhǎng)螺栓穿過轂體和蓋板中心預(yù)留位置后擰緊。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 巴盼鋒;張毅剛;吳金志;張致豪;鄭修娟;;單層球面網(wǎng)殼動(dòng)力失效全過程試驗(yàn)研究[J];振動(dòng)與沖擊;2017年01期

2 唐華明;馮遠(yuǎn);周緒紅;;新型斜拱形單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)方案選型分析[J];鋼結(jié)構(gòu);2017年04期

3 殷志祥;武文龍;;爆炸荷載作用下單層球面網(wǎng)殼的破壞模擬分析[J];建筑結(jié)構(gòu);2011年S1期

4 劉明友;王海忠;;單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗火性能研究[J];工程建設(shè);2009年01期

5 曹正罡;范峰;沈世釗;;單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)彈塑性穩(wěn)定性能研究[J];工程力學(xué);2007年05期

6 支旭東;范峰;沈世釗;;單層球面網(wǎng)殼在地震下的響應(yīng)特性與失效機(jī)理[J];世界地震工程;2007年04期

7 張春麗,李正良,趙一,邵福建;荷載非對(duì)稱分布對(duì)單層球面網(wǎng)殼穩(wěn)定性的影響[J];重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào);2004年02期

8 張竟樂,趙金城;節(jié)點(diǎn)剛度對(duì)凱威特型單層球面網(wǎng)殼穩(wěn)定性的影響[J];空間結(jié)構(gòu);2004年02期

9 張明,徐崇寶;單層球面網(wǎng)殼型式及其靜動(dòng)力性能分析[J];哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào);1998年05期

10 郭小農(nóng),陳揚(yáng)驥;短程線型單層球面網(wǎng)殼抗震分析[J];空間結(jié)構(gòu);1999年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 薛素鐸;王國華;李雄彥;何祖彥;;考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用的單層球面網(wǎng)殼動(dòng)力性能分析[A];第十三屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

2 尹越;楊飛;單晨;;嵌入式轂節(jié)點(diǎn)單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)性能研究[A];第十三屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

3 劉文政;葉繼紅;;大型單層球面網(wǎng)殼破壞模式優(yōu)化分析[A];第十四屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2012年

4 殷志祥;武文龍;;爆炸荷載作用下單層球面網(wǎng)殼的破壞模擬分析[A];第三屆全國建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2011年

5 周廣強(qiáng);劉善維;高世正;;短程線型單層球面網(wǎng)殼的分格與內(nèi)力分析[A];第五屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];1990年

6 沈世釗;陳昕;林有軍;;單層球面網(wǎng)殼穩(wěn)定性驗(yàn)算公式[A];第八屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1997年

7 劉善維;石彥卿;;秸山洗煤廠52米直徑單層球面網(wǎng)殼設(shè)計(jì)[A];空間結(jié)構(gòu)論文選集（二）[C];1997年

8 支旭東;史義博;范峰;沈世釗;;大跨度單層球面網(wǎng)殼強(qiáng)震損傷及失效研究[A];第十二屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

9 謝恩獻(xiàn);梁笑天;袁行飛;;考慮災(zāi)害雪荷載作用的單層球面網(wǎng)殼選型及改進(jìn)[A];第十四屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2014年

10 任彰芳;羅堯治;;地震作用下單層球面網(wǎng)殼動(dòng)力特性及設(shè)計(jì)適用原則[A];第九屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 沈世釗;空間結(jié)構(gòu)理論研究30年進(jìn)展[N];建筑時(shí)報(bào);2015年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前9條

1 賀盛;凱威特—葵花型單層球面網(wǎng)殼靜力穩(wěn)定性及抗震性能研究[D];華南理工大學(xué);2016年

2 馬加路;中心內(nèi)爆作用下單層球面網(wǎng)殼爆炸荷載及失效機(jī)理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

3 李玉剛;單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)地震空間效應(yīng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

4 李媛萍;非線性粘彈性結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)行為及大跨空間網(wǎng)殼的減震控制研究[D];暨南大學(xué);2010年

5 巴盼鋒;考慮損傷的單層球面網(wǎng)殼動(dòng)力失效理論及試驗(yàn)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

6 王卓;網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)參數(shù)識(shí)別技術(shù)和損傷檢測(cè)方法研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2009年

7 田偉;剛性單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)找形與穩(wěn)定研究[D];浙江大學(xué);2011年

8 孔德文;摩擦擺支座單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)減震機(jī)理及抗震設(shè)計(jì)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

9 鄭曉清;環(huán)向折線形單層球面網(wǎng)殼的理論分析與試驗(yàn)研究[D];浙江大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 孫曉彤;基于OpenSEES單層球面網(wǎng)殼強(qiáng)震響應(yīng)研究[D];山東建筑大學(xué);2015年

2 孫少峰;兩點(diǎn)異步內(nèi)爆炸單層球面網(wǎng)殼的動(dòng)力響應(yīng)和防爆方法[D];華僑大學(xué);2019年

3 汪天e

本文編號(hào)：2818992