【摘要】：目前單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中桿件常采用圓管，與之相配套的節(jié)點(diǎn)形式通常為焊接空心球。隨著對(duì)建筑美觀上的追求，球節(jié)點(diǎn)在一定程度上未能滿足該需求。圓管與球節(jié)點(diǎn)所形成的節(jié)點(diǎn)區(qū)域，其上下面均為曲面，，對(duì)結(jié)構(gòu)表面的覆蓋物，如玻璃、金屬屋面等的鋪設(shè)造成不便。為解決上述問題，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中桿件也可采用矩形管。但桿件較多時(shí)，矩形管的相貫節(jié)點(diǎn)不僅在構(gòu)造上麻煩而且節(jié)點(diǎn)核心區(qū)相交十分復(fù)雜。為解決矩形管的連接問題，一種新型的網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)形式—厚壁鋼管節(jié)點(diǎn)被提出。目前在單層網(wǎng)殼設(shè)計(jì)中節(jié)點(diǎn)一般簡(jiǎn)化成理想剛接，但實(shí)際上節(jié)點(diǎn)并不是無(wú)限剛的，因此研究該厚壁鋼管節(jié)點(diǎn)及其剛度對(duì)網(wǎng)殼整體穩(wěn)定性的影響顯得很有必要。論文研究?jī)?nèi)容包括以下四個(gè)部分： 首先，提出新型節(jié)點(diǎn)—厚壁鋼管節(jié)點(diǎn)尺寸設(shè)計(jì)的實(shí)用公式，并對(duì)節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造及使用提出幾點(diǎn)建議。 其次，使用有限元軟件ANSYS對(duì)厚壁鋼管節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析。主要研究節(jié)點(diǎn)受軸壓、強(qiáng)軸受彎、弱軸受彎時(shí)的變形、應(yīng)力、承載力以及節(jié)點(diǎn)初始剛度。重點(diǎn)探討了厚壁鋼管直徑、壁厚、連接板板厚等因素的影響。研究表明，節(jié)點(diǎn)強(qiáng)軸受彎時(shí)，壁厚對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力影響較大，而直徑和連接板板厚影響不大。節(jié)點(diǎn)分別在弱軸方向受彎和單向受壓時(shí)，承載力均隨壁厚、直徑和連接板板厚的增大而增大，三者中鋼管壁厚對(duì)承載力影響最大。 第三，針對(duì)現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)剛度分析程序中節(jié)點(diǎn)之間不是兩兩相連的缺陷，利用ANSYS中的APDL語(yǔ)言編制程序，引入Matrix27單元來(lái)模擬節(jié)點(diǎn)剛度。通過國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中的3個(gè)經(jīng)典算例，驗(yàn)證所編程序是可行并精確的。 第四，對(duì)K6型、聯(lián)方型單層網(wǎng)殼以及浙江省某市開發(fā)區(qū)公共服務(wù)中心的多功能廳單層網(wǎng)殼鋼屋蓋進(jìn)行特征值屈曲分析和幾何非線性整體穩(wěn)定分析。研究表明，考慮節(jié)點(diǎn)剛度時(shí)網(wǎng)殼的特征值和極限穩(wěn)定承載力相比理想剛接時(shí)要小，并且節(jié)點(diǎn)剛度對(duì)網(wǎng)殼穩(wěn)定承載力的影響不可忽略。
【圖文】：

1.1 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的發(fā)展概述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是將桿件沿某個(gè)曲面有規(guī)律布置而成的空間結(jié)構(gòu)體系[1][2]。它自重輕、結(jié)構(gòu)剛度好、可以覆蓋較大的空間，不同曲面的網(wǎng)殼可以提供不同類型的建筑造型，因此建筑師也樂意使用該種結(jié)構(gòu)形式。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)常用的一種結(jié)構(gòu)體系。具有實(shí)際意義的鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼由施威德勒設(shè)計(jì)并建造，從此以后就陸續(xù)出現(xiàn)不同形式的網(wǎng)殼，例如肋環(huán)型、凱威特型、聯(lián)方型、等。如今大跨度的展覽館、體育館等建筑，都有網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的身影。網(wǎng)殼的發(fā)展仍在不斷向前，其發(fā)展趨勢(shì)是形狀越來(lái)越新穎，跨度也越來(lái)越大。這些年來(lái)網(wǎng)殼在國(guó)內(nèi)實(shí)際工程中的應(yīng)用很廣并且跨度也很大，例如在 1995 年落成的天津體育館（圖 1-1），屋蓋采用雙層的球面網(wǎng)殼，直徑為 108m，矢高為 35m。2007 年建成的國(guó)家大劇院（圖 1-2），采用雙層的肋環(huán)型網(wǎng)殼體系，跨度為 212.2m×l43.6m，高度為 46.285m。

1.1 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的發(fā)展概述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是將桿件沿某個(gè)曲面有規(guī)律布置而成的空間結(jié)構(gòu)體系[1][2]。它自重輕、結(jié)構(gòu)剛度好、可以覆蓋較大的空間，不同曲面的網(wǎng)殼可以提供不同類型的建筑造型，因此建筑師也樂意使用該種結(jié)構(gòu)形式。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)常用的一種結(jié)構(gòu)體系。具有實(shí)際意義的鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼由施威德勒設(shè)計(jì)并建造，從此以后就陸續(xù)出現(xiàn)不同形式的網(wǎng)殼，例如肋環(huán)型、凱威特型、聯(lián)方型、等。如今大跨度的展覽館、體育館等建筑，都有網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的身影。網(wǎng)殼的發(fā)展仍在不斷向前，其發(fā)展趨勢(shì)是形狀越來(lái)越新穎，跨度也越來(lái)越大。這些年來(lái)網(wǎng)殼在國(guó)內(nèi)實(shí)際工程中的應(yīng)用很廣并且跨度也很大，例如在 1995 年落成的天津體育館（圖 1-1），屋蓋采用雙層的球面網(wǎng)殼，直徑為 108m，矢高為 35m。2007 年建成的國(guó)家大劇院（圖 1-2），采用雙層的肋環(huán)型網(wǎng)殼體系，跨度為 212.2m×l43.6m，高度為 46.285m。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TU33

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2561143