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毂形节点承载力分析及其对单层球面网壳整体稳定性影响

作　者: 单晨
导　师: 尹越
学　校: 天津大学
专　业: 结构工程
关键词: 毂形节点 极限承载力 节点刚度 单层球面网壳 稳定性
分类号: TU399
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着网壳结构在工程中的应用日益增多,其节点形式也变得多样化,许多新型节点随之产生。其中毂形节点是我国研制出来的一种适用于单层球面网壳的节点,在大跨度钢结构中应用很广。此类节点在网壳平面外具有一定的转动刚度,而在网壳平面内则可以自由转动,是介于刚接节点与铰接节点之间的一种半刚性的节点。为确保结构的安全性,对节点承载力及其对单层球面网壳稳定性的影响进行研究具有重要意义。为此本文主要进行了如下工作:1.根据网壳结构技术规程对节点尺寸进行设计,运用有限元软件ABAQUS建立毂形节点的有限元模型。通过对不同受力情况下的承载力进行分析,观察节点的破坏过程,得到了节点的极限承载力;验证了可以用颈部最小截面处的承载力来代替毂形节点的承载力,从而简化毂形节点承载力的计算方法。2.为研究节点刚度对网壳结构稳定性的影响,在空间梁单元基础上引入ANSYS中一种连接单元Matrix27作为单元模型来模拟毂形节点。通过引入由弯矩-转角曲线得到的毂形节点初始抗弯刚度,对不同跨度的毂形节点单层球面网壳进行静力及稳定性分析。计算中考虑了结构的几何非线性以及初始缺陷,得到失稳模态、荷载-位移曲线以及荷载系数,并与刚接节点和刚铰接节点单层球面网壳的整体稳定性进行对比,确定了节点刚度对稳定性的影响。本文给出了网壳工程中毂形节点承载力的简化计算方法,从而对节点的设计提出了相关参考意见。确定了毂形节点作为一种半刚性节点,其刚度对单层球面网壳稳定性的影响,这对于单层球面网壳实际工程的设计和保证结构的安全性具有重要意义。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-18
  1.1 网壳结构的发展概况  8-9
  1.2 网壳结构的节点形式  9-12
    1.2.1 网壳结构节点的特点及形式  9-10
    1.2.2 我国网壳结构中常用的节点形式  10-12
  1.3 半刚性节点研究现状  12-14
    1.3.1 连接的类型及特性  12-13
    1.3.2 网壳结构半刚性节点的研究现状  13-14
  1.4 半刚性节点对网壳结构影响的研究现状  14-17
    1.4.1 国外研究现状  15-16
    1.4.2 国内研究现状  16-17
  1.5 本文的研究内容  17-18
第二章 网壳结构稳定性分析的基本理论  18-23
  2.1 网壳结构的稳定分析  18-20
    2.1.1 网壳结构的整体失稳以及影响因素  18-19
    2.1.2 网壳结构屈曲类型  19-20
  2.2 网壳结构整体稳定性的分析方法  20-23
    2.2.1 网壳结构稳定性分析方法的发展简述  20-21
    2.2.2 网壳结构稳定性分析的数值模型  21
    2.2.3 有缺陷网壳稳定性的研究方法  21-23
第三章 毂形节点承载力分析  23-39
  3.1 单层球面网壳的毂形节点设计  23-28
    3.1.1 38m 跨度单层球面网壳的节点设计  24-26
    3.1.2 50m 跨度单层球面网壳的节点设计  26-28
  3.2 毂形节点有限元模型的建立  28-30
    3.2.1 节点有限元模型的简化  28-29
    3.2.2 节点的建模过程  29-30
  3.3 毂形节点承载力计算  30-38
    3.3.1 38m 跨度单层球面网壳毂形节点承载力计算  30-34
    3.3.2 50m 跨度单层球面网壳毂形节点承载力计算  34-38
  3.4 本章小结  38-39
第四章 毂形节点刚度对单层球面网壳整体稳定性的影响  39-59
  4.1 半刚性节点网壳结构整体稳定性的模拟方法  39-42
    4.1.1 单元模型介绍  39-40
    4.1.2 考虑节点刚度的网壳结构稳定性分析方法简述  40-41
    4.1.3 毂形节点刚度的计算  41-42
  4.2 毂形节点刚度对单层球面网壳整体稳定性影响算例一  42-50
    4.2.1 模型简述  42-44
    4.2.2 静力分析  44-48
    4.2.3 特征值线性屈曲分析  48
    4.2.4 非线性整体稳定性分析  48-50
  4.3 毂形节点刚度对单层球面网壳整体稳定性影响算例二  50-58
    4.3.1 模型简述  50-51
    4.3.2 静力分析  51-55
    4.3.3 特征值线性屈曲分析  55-56
    4.3.4 非线性整体稳定性分析  56-58
  4.4 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-63
发表论文和参加科研情况说明  63-64
致谢  64

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 其他结构
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