温度变化及初始缺陷对网壳结构的稳定性分析

发布时间：2017-10-17 02:38

  本文关键词：温度变化及初始缺陷对网壳结构的稳定性分析

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【摘要】：随着我国经济发展和科学技术的进步，空间结构越来越多地应用于大型体育场馆、会展中心、机场机库、大型娱乐场所等公共建筑，并且跨度不断增大，结构形式也不断创新。而空间网壳结构更是以其独特的结构优势及良好的视觉效果受到人们的青睐。 网壳结构的稳定性及极限承载力分析，是网壳结构设计制作的关键技术之一。网壳结构作为一种典型的超静定结构，在正常使用情况下，冬季和夏季考虑室内的采暖、制冷及屋面的保温隔热作用后，其内部必然会产生温度应力，因此温度变化对网壳稳定性的影响不容忽略。另外，作为缺陷敏感性结构，在考虑缺陷对网壳结构的影响分析中，主要集中在节点安装偏差对结构的稳定性的影响，而没有考虑杆件的加工、运输和安装等造成的杆件初弯曲对结构稳定性的影响。许多学者在对该结构进行稳定性分析时，只是单独考虑温度变化或者初始缺陷对结构稳定性能的影响，，而没有考虑温度变化和初始缺陷耦合作用对结构稳定性及极限承载力的影响，所以目前在网壳设计中考虑温度变化和初始缺陷耦合作用对结构稳定性影响是重点分析的问题。 本文根据网壳结构房屋正常使用工况，结合房屋温度变化情况，计及室内采暖、制冷及屋面作用的影响，分析与探讨了冬季和夏季时结构计算温度的计算方法。在此基础上，借助于有限元分析软件，建立Kiewitt8型结构的分析模型，运用“一致缺陷模态法”和“修正的一致缺陷模态法”，分析与探讨不同支座条件下，在满跨均布荷载、满跨不对称荷载及半跨不对称荷载工况作用下，分别计及温度作用、初始几何缺陷（安装偏差和杆件初弯曲）以及他们耦合作用时，网壳结构的受力机理及对结构稳定的影响，为网壳结构的合理设计及使用提供理论依据。
【关键词】：网壳结构 计算温度 杆件初弯曲 安装偏差 稳定性能
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU399
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 引言8
• 1.2 温度作用对结构的影响8-9
• 1.3 空间结构中的温度效应9-13
• 1.3.1 空间结构发展及现状9-11
• 1.3.2 国内外对空间结构温度作用的研究11-13
• 1.4 本课题的研究目的13-14
• 1.5 本文的主要工作14-15
• 第二章 温度效应计算15-31
• 2.1 温度作用15-17
• 2.1.1 温度内力的特点15
• 2.1.2 温度作用及温度场15-17
• 2.2 热应力的计算17-22
• 2.2.1 温度应力计算的有限元方法17-20
• 2.2.2 空间杆系有限元温度应力计算20-21
• 2.2.3 ANSYS 中热应力的分析方法21-22
• 2.3 正常使用阶段日照荷载温度边界条件的确定22-30
• 2.3.1 温度边界条件的基本假定22
• 2.3.2 边界条件的确定22-25
• 2.3.3 围护结构的构造25-26
• 2.3.4 围护结构的外表面温度值的计算26-27
• 2.3.5 围护结构的内表面温度值的计算27-29
• 2.3.6 围护结构内表面下网壳结构的温度差值计算29-30
• 2.4 小结30-31
• 第三章 网壳结构稳定性的影响因素31-39
• 3.1 概述31
• 3.2 网壳结构的初始缺陷31-33
• 3.2.1 初始缺陷的分类32
• 3.2.2 初始缺陷的考虑方法32-33
• 3.3 网壳结构稳定性的特点33-35
• 3.3.1 稳定性的影响因素33-34
• 3.3.2 稳定性的特点34-35
• 3.4 网壳结构稳定性分析方法35-38
• 3.4.1 特征值（线性）屈曲分析35-36
• 3.4.2 几何非线性全过程分析36-38
• 3.5 小结38-39
• 第四章 单层网壳结构的稳定性分析39-76
• 4.1 建立有限元模型39-43
• 4.1.1 单层球面网壳的网格形式39-40
• 4.1.2 单层球面网壳的跨度、矢跨比及杆件截面尺寸40
• 4.1.3 单层球面网壳的材料参数及支撑条件40-41
• 4.1.4 荷载工况的选择41-43
• 4.2 网壳结构的特征性屈曲分析43-45
• 4.3 温差变化对理想网壳的非线性屈曲分析45-58
• 4.3.1 网壳在满跨均布荷载下的稳定性分析46-51
• 4.3.2 网壳在不对称荷载下的稳定性分析51-56
• 4.3.3 网壳在不同温差值作用下的稳定性分析56-58
• 4.4 初始几何缺陷对网壳的非线性屈曲分析58-68
• 4.4.1 杆件初弯曲对考虑节点偏差网壳的影响58-61
• 4.4.2 网壳在满跨均布荷载下的稳定性分析61-65
• 4.4.3 网壳在不对称荷载下的稳定性分析65-68
• 4.5 温度变化和初始缺陷耦合时网壳的非线性屈曲分析68-73
• 4.6 网壳结构的应力变化分析73-75
• 4.7 小结75-76
• 结论与展望76-78
• 结论76
• 不足与展望76-78
• 参考文献78-81
• 攻读硕士学位期间完成的研究成果81-82
• 致谢82

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 李苗凡;800米超大跨双层网壳结构稳定性研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

2 朱振宇;大跨空间结构地震整体损伤与倒塌安全储备[D];大连理工大学;2015年

3 刘欢;单层球面网壳非均匀荷载作用下的动力稳定性研究[D];长安大学;2015年

4 郝志勇;超长大跨网壳结构温度应力分析[D];河北工程大学;2015年

5 周静菲;凯威特球面巨型网格结构的温度效应分析[D];西安建筑科技大学;2015年

本文编号：1046359