【摘要】：鋁合金因其質(zhì)輕、耐腐蝕及良好的加工性能,使其在建筑結(jié)構(gòu)的舞臺(tái)上日漸受到廣大學(xué)者和設(shè)計(jì)人員的認(rèn)可,也發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。其輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)使得其在空間結(jié)構(gòu)領(lǐng)域有巨大的發(fā)展空間,對(duì)于各類環(huán)境的適應(yīng)性和優(yōu)良的使用壽命越發(fā)受到人們的重視。目前,世界上應(yīng)用較多的鋁合金單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)體系為泰姆科節(jié)點(diǎn)體系,其是通過(guò)虎克螺栓將上下連接板與桿件的翼緣相連�，F(xiàn)有針對(duì)泰姆科節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能的系統(tǒng)研究較少,而節(jié)點(diǎn)性能又直接影響著整體鋁合金單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的性能,對(duì)整體結(jié)構(gòu)的受力和變形發(fā)揮至關(guān)重要的作用。因此本文圍繞泰姆科節(jié)點(diǎn)的性能,采用數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究?jī)烧呦嘟Y(jié)合的手段,開(kāi)展了較為系統(tǒng)的分析研究,得到了一些對(duì)實(shí)際工程有借鑒作用的成果,為泰姆科節(jié)點(diǎn)體系的鋁合金單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)未來(lái)的推廣奠定一些基礎(chǔ)。針對(duì)實(shí)際工程中使用的泰姆科節(jié)點(diǎn)開(kāi)展了平面外足尺承載力性能試驗(yàn),得到了節(jié)點(diǎn)的破壞形式和在彎矩作用下的轉(zhuǎn)動(dòng)性能以及節(jié)點(diǎn)的極限承載力。結(jié)合有限元精細(xì)化模擬的方法,建立泰姆科節(jié)點(diǎn)的有限元模型,與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果比照,證明有限元模擬的有效性和可行性。通過(guò)建立不同的有限元模型分析,得到了不同桿件截面尺寸的泰姆科節(jié)點(diǎn)的極限承載力。并且總結(jié)現(xiàn)有的試驗(yàn)數(shù)據(jù),推導(dǎo)泰姆科節(jié)點(diǎn)在考慮腹板局部屈曲和腹板局部屈曲受到限制兩種情況下的極限承載力公式。在網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)實(shí)際使用過(guò)程中,會(huì)受到例如風(fēng)荷載等往復(fù)荷載的作用,而目前尚未有針對(duì)空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)滯回性能的試驗(yàn),基于此本文對(duì)足尺的泰姆科節(jié)點(diǎn)開(kāi)展了擬靜力滯回性能試驗(yàn),得到泰姆科節(jié)點(diǎn)在往復(fù)荷載作用下的破壞形式和耗能能力,并且建立泰姆科節(jié)點(diǎn)在平面外往復(fù)荷載作用的有限元模型,與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比�；诂F(xiàn)有的“半剛性”節(jié)點(diǎn)模擬方法,以實(shí)際鋁合金單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為依托。建立考慮泰姆科節(jié)點(diǎn)實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)性能的鋁合金單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)整體模型和假定節(jié)點(diǎn)為剛接情況下的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)模型,對(duì)比兩種節(jié)點(diǎn)剛度情況下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在靜力荷載作用、支座出現(xiàn)沉降情況以及穩(wěn)定性能等方面的差異。鑒于鋁合金單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)自重較輕,對(duì)風(fēng)荷載比較敏感,對(duì)其在不同節(jié)點(diǎn)剛度下的單層網(wǎng)殼模型開(kāi)展了風(fēng)振響應(yīng)的分析。由于現(xiàn)有關(guān)于太陽(yáng)輻射作用對(duì)鋁合金網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)影響的研究較為匱乏,結(jié)合鋁合金單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)實(shí)際工程背景,建立其在太陽(yáng)輻射作用下的非均勻溫度場(chǎng),之后將不同時(shí)間段的溫度激勵(lì)施加到網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中,對(duì)比分析鋁合金網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在非均勻溫度場(chǎng)作用下的結(jié)構(gòu)變形和桿件內(nèi)力情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)輻射下的非均勻溫度場(chǎng)對(duì)兩種材料的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)均有十分顯著的影響。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU399

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本文編號(hào)：2580374