發(fā)布時(shí)間：2020-11-01 07:47

　　 大跨空間木網(wǎng)殼具有出色的建筑表現(xiàn)力、優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能、舒適的內(nèi)部使用環(huán)境,是一種極富生命力的結(jié)構(gòu)形式。因木材不可焊性及各向異性,木結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)通常表現(xiàn)為半剛性且受力破壞行為復(fù)雜。單層網(wǎng)殼受力性能又恰恰受到節(jié)點(diǎn)剛度的顯著影響,國(guó)內(nèi)外針對(duì)其整體穩(wěn)定性的研究尚不完善,有必要對(duì)木網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)性能及其整體穩(wěn)定性開展相關(guān)研究,為相關(guān)工程分析設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。本文基于典型的木網(wǎng)殼鋼夾板螺栓連接鋼轂節(jié)點(diǎn)加以研究,具體節(jié)點(diǎn)構(gòu)造參照貴州畢節(jié)穹頂木網(wǎng)殼Varax節(jié)點(diǎn)實(shí)際尺寸。通過ABAQUS建立精細(xì)化實(shí)體單元模型,分析獲得節(jié)點(diǎn)受力-變形全過程曲線。進(jìn)一步建立了組件法節(jié)點(diǎn)分析模型,用以計(jì)算包括彎曲剛度、承載力、轉(zhuǎn)動(dòng)能力等關(guān)鍵性能指標(biāo)、從而構(gòu)造節(jié)點(diǎn)受力-變形設(shè)計(jì)曲線。經(jīng)驗(yàn)證該模型可較好的分析實(shí)際節(jié)點(diǎn)性能,可為實(shí)際網(wǎng)殼工程分析設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。基于典型木網(wǎng)殼的網(wǎng)格布置方式,運(yùn)用有限元軟件ABAQUS開發(fā)python建模程序,實(shí)現(xiàn)三向網(wǎng)格型單層球面木網(wǎng)殼的參數(shù)化建模。進(jìn)行特征值屈曲分析和非線性穩(wěn)定分析,得出不同形式網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的荷載-位移全過程曲線,研究了桿件截面尺寸、矢跨比、跨度、節(jié)點(diǎn)抗彎性能、初始幾何缺陷以及荷載分布形式等因素對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)靜力穩(wěn)定性的影響。木網(wǎng)殼通常采用連續(xù)鋪設(shè)的企口木板條形成屋面層,并以密布釘連接釘于網(wǎng)殼主體構(gòu)件及檁條上。該木屋面層為各木構(gòu)件提供網(wǎng)殼面內(nèi)方向(也即構(gòu)件弱軸方向)的約束,有效抑制了網(wǎng)殼面內(nèi)扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)破壞,本文采用Tongtoe提出的梁-屋面板復(fù)合單元模型,通過改編相應(yīng)的UEL子程序?qū)崿F(xiàn)了對(duì)這種面內(nèi)約束效應(yīng)的模擬。對(duì)無可靠面內(nèi)約束效應(yīng)的屋面層構(gòu)造,探討了細(xì)化次梁三角形網(wǎng)格的改善措施并分析其實(shí)際效果。
【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】：TU366
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文以跨越較大的跨度，既可用于中小跨度的民用和工業(yè)建筑，也非常適合館等大型公共建筑。1983 年建成于美國(guó)華盛頓州的塔科馬穹頂體育館，用了球面木網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，如圖 1-1 所示，其直徑 162m，矢高 33.5m，穹頂?shù)降孛娴母叨冗_(dá) 45.7m，整個(gè)穹頂由重復(fù)的三角形木構(gòu)架組成，主要構(gòu)用膠合木曲梁，通過 Varax 鋼夾板節(jié)點(diǎn)加以連接，網(wǎng)殼主網(wǎng)格內(nèi)布置木以支撐木質(zhì)屋面板層。其抗震性能較好，2001 年在距離體育館不到 25k生的里氏 6.8 級(jí)地震沒有對(duì)其主要結(jié)構(gòu)造成損傷[3]。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文程中鋼轂為多邊棱柱體，其各個(gè)側(cè)面均可連接膠合木構(gòu)具有對(duì)稱性，故數(shù)值模型僅取其中一個(gè)鋼轂面連接一根運(yùn)算成本。模型所用鋼轂尺寸及構(gòu)造如圖 2-2、圖 2-3

2.2.1.1 鋼轂實(shí)際工程中鋼轂為多邊棱柱體，其各個(gè)側(cè)面均可連接膠合木構(gòu)件，由于其各個(gè)面受力具有對(duì)稱性，故數(shù)值模型僅取其中一個(gè)鋼轂面連接一根木構(gòu)件進(jìn)行分析以節(jié)省運(yùn)算成本。模型所用鋼轂尺寸及構(gòu)造如圖 2-2、圖 2-3 所示。圖 2-1 Varax 節(jié)點(diǎn)形式
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