【摘要】：節(jié)點(diǎn)作為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)受力的關(guān)鍵所在,設(shè)計(jì)者必須對其受力性能有全面深入的了解。木材-鋼填板螺栓連接是木網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中常用的節(jié)點(diǎn)形式,目前國內(nèi)對該類型節(jié)點(diǎn)缺乏全面清晰的認(rèn)識,因此對木材-鋼填板螺栓連接節(jié)點(diǎn)受力性能進(jìn)行研究有重要意義。本文分別采用理想彈塑性假設(shè)和理想剛塑性假設(shè)對木材-鋼填板單個(gè)螺栓連接承載力計(jì)算公式進(jìn)行了推導(dǎo),對比分析了兩種假設(shè)所得結(jié)果的異同,發(fā)現(xiàn)二者在銷槽承壓破壞和兩個(gè)塑性鉸破壞時(shí)的計(jì)算公式均相同,僅一個(gè)塑性鉸破壞的計(jì)算公式有常數(shù)上的細(xì)微差別。文章以理想彈塑性假設(shè)計(jì)算公式為基礎(chǔ),計(jì)算了兩種木材-鋼填板螺栓連接節(jié)點(diǎn)模型的抗彎承載力,并對兩個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)研究,得到了兩者的荷載位移曲線和彎矩轉(zhuǎn)角曲線,與理論計(jì)算吻合。經(jīng)過對試件破壞模式對比分析研究,總結(jié)了破壞規(guī)律,重新優(yōu)化設(shè)計(jì)了節(jié)點(diǎn)形式,提出了設(shè)置對稱鋼托、改圓形螺栓孔為橢圓形、同時(shí)增加邊距、端距、間距以避免木材橫紋拉裂和順紋剪切破壞的建議。木材的本構(gòu)關(guān)系非常復(fù)雜,本文對其進(jìn)行了簡化,假設(shè)其為橫觀各向同性理想彈塑性材料,并針對不同區(qū)域建立了不同的木材本構(gòu)模型(螺栓區(qū)域木材本構(gòu)模型進(jìn)行彈性模量折減),用該材料模型模擬了文獻(xiàn)中多荷載工況下木材-鋼夾板螺栓連接節(jié)點(diǎn)試驗(yàn),模擬結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,驗(yàn)證了木材本構(gòu)模型的正確性。文章在此本構(gòu)模型基礎(chǔ)上建立了前述兩種試件的有限元模型,通過有限元分析,得到了兩種節(jié)點(diǎn)的荷載位移曲線,并與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比。選擇了合理的多組參數(shù)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的參數(shù)分析,研究了螺栓數(shù)目、螺栓直徑、鋼填板厚度、軸力大小對節(jié)點(diǎn)抗彎承載力和抗彎剛度的影響。最后對兩種節(jié)點(diǎn)滯回性能進(jìn)行了有限元分析,得到了節(jié)點(diǎn)的滯回曲線,根據(jù)其滯回曲線計(jì)算得到了節(jié)點(diǎn)的骨架曲線、剛度退化曲線、耗能系數(shù)曲線,評價(jià)了二者的滯回性能。本文通過理論計(jì)算、試驗(yàn)和數(shù)值模擬對鋼填板螺栓連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了研究,優(yōu)化了節(jié)點(diǎn)形式,進(jìn)行了參數(shù)分析,討論了多個(gè)參數(shù)對節(jié)點(diǎn)抗彎剛度、抗彎承載力的力學(xué)性能指標(biāo)的影響,供工程參考。
【圖文】：

圖 1-1 塔科馬穹頂日本樹海巨蛋坐落于秋田縣大館市，如圖 1-2，是一座能承辦棒球、足球等各類運(yùn)動(dòng)比賽的大型體育場館，該體育館屋頂由雙向膠合木構(gòu)件和支撐構(gòu)件組成空間桁架結(jié)構(gòu)，長邊方向上弦、下弦桿件與短邊桿件通過方形鋼管連接件和螺栓連接，長邊方向在平面內(nèi)采用柔性鋼拉桿作為支撐體系，在平面外采用 X 形圓鋼管作為側(cè)向支撐，大大提高了結(jié)構(gòu)的整體剛度。。圖 1-2 日本樹海巨蛋隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和人們經(jīng)濟(jì)水平的提升，對大跨空間結(jié)構(gòu)的需求也

日本樹海巨蛋坐落于秋田縣大館市，如圖 1-2，是一座能承辦棒球、足球等各類運(yùn)動(dòng)比賽的大型體育場館，該體育館屋頂由雙向膠合木構(gòu)件和支撐構(gòu)件組成空間桁架結(jié)構(gòu)，，長邊方向上弦、下弦桿件與短邊桿件通過方形鋼管連接件和螺栓連接，長邊方向在平面內(nèi)采用柔性鋼拉桿作為支撐體系，在平面外采用 X 形圓鋼管作為側(cè)向支撐，大大提高了結(jié)構(gòu)的整體剛度。。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU398.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2573405