基于最优匹配度的大跨空间无上弦组合管桁架楼盖优化分析

发布时间：2017-09-11 15:46

  本文关键词：基于最优匹配度的大跨空间无上弦组合管桁架楼盖优化分析

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【摘要】：随着近些年来国民经济的飞速发展和人们对物质生活水平要求的日益提高，建筑行业向着大柱网、大空间、以及大开间的单层、多层大跨空间结构大规模地发展，新式体育场馆、会展场馆等大跨度结构对楼盖提出了新要求，组合楼盖由于自身的优越性能，逐渐地被结构工程师们所青睐。而在组合网架楼盖的基础上发展而来的组合管桁架楼盖，在同等用钢量情况下，有着更高的整体刚度和承载力，是一种很有发展前景的新型空间组合结构形式，但目前国内外学者对其还缺乏关注，，相关的理论计算与设计方法也不完善。本文在借鉴前人的研究成果以及初等弯曲理论的基础上，利用ABAQUS有限元软件对无上弦组合管桁架的破坏模式、延性性能及极限承载力进行分析。 从管桁架杆件截面尺寸、高跨比、宽高比、混凝土板厚度和板的混凝土强度等级五个方面综合分析其极限承载力、破坏模式、荷载位移曲线以及位移延性系数等受力性能。提出影响其受力性能的关键参数下弦钢管与上翼缘混凝土板匹配度η。 论文研究中发现利用在端节间设置上弦杆，其他节点处设置钢节点板以及在混凝土板节点处配置一定数量的抗冲剪弯起钢筋，能够有效的避免节点与支座发生脆性破坏。宽高比对提高组合管桁架刚度及极限承载力的效果不明显，甚至当宽高比超过0.8时，反而会降低组合管桁架的刚度或极限承载力，因此，无上弦组合管桁架的设计过程中，宽高比0.8可以作为一个限值。提出了能够使得无上弦组合管桁架在常用的几个高跨比、宽高比、混凝土板厚及强度等级下，均能得到良好的受力性能，避免结构发生上翼缘受压区混凝土压碎先于下弦管拉断的脆性破坏的最优匹配度η=1.20。为后续的科学研究以及工程实践提供一定的参考。
【关键词】：无上弦 组合管桁架楼盖 构造设计 受力性能 最优匹配度
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU398.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 研究的背景及意义10-14
• 1.1.1 大跨度楼盖结构的发展现状10-11
• 1.1.2 研究组合管桁架楼盖结构的目的及意义11-14
• 1.2 组合楼盖国内外研究发展及应用现状14-21
• 1.2.1 组合楼盖国外研究发展及应用现状15-17
• 1.2.2 组合楼盖国内研究现状及发展17-21
• 1.3 本文的主要研究内容21-23
• 第二章 等效刚度理论与模型构造设计23-36
• 2.1 组合管桁架刚度的等效23-27
• 2.1.1 抗弯刚度等效23-24
• 2.1.2 剪切刚度等效24-27
• 2.2 延性设计理论简介27-29
• 2.2.1 延性的基本概念及研究意义27-28
• 2.2.2 延性的度量指标28-29
• 2.3 模型构造设计29-35
• 2.3.1 端节间设计29-30
• 2.3.2 节点板设计30-31
• 2.3.3 混凝土板节点设计31-33
• 2.3.4 管桁架腹杆的布置33-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 有限元模型建立与验证36-54
• 3.1 有限元模型的建立与计算36-43
• 3.1.1 有限元的基本思想36-38
• 3.1.2 ABAQUS 有限元软件简介[51]38
• 3.1.3 有限元模型的建立38-43
• 3.2 无上弦组合管桁架楼盖结构模型参数设置43-49
• 3.2.1 模型分析参数设置43-48
• 3.2.2 模型材料力学性能48-49
• 3.3 无上弦组合管桁架楼盖结构模型验证49-53
• 3.3.1 有限元模型的选取49
• 3.3.2 等效刚度理论的应用49-50
• 3.3.3 跨中荷载—挠度曲线的对比50
• 3.3.4 破坏模式分析50-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第四章 无上弦组合管桁架楼盖结构受力性能分析54-80
• 4.1 无上弦组合管桁架挠度及延性性能分析54-65
• 4.1.1 组合管桁架破坏模式分析54-58
• 4.1.2 组合管桁架荷载位移曲线分析58-62
• 4.1.3 组合管桁架位移延性性能分析62-65
• 4.2 无上弦组合管桁架极限承载力影响因素分析65-71
• 4.2.1 管桁架杆件截面尺寸影响66-67
• 4.2.2 高跨比影响67-68
• 4.2.3 宽高比影响68-69
• 4.2.4 混凝土板厚影响69-70
• 4.2.5 混凝土强度等级影响70-71
• 4.3 基于最优匹配度下的无上弦组合管桁架结构设计优化71-78
• 4.3.1 下弦钢管与上翼缘混凝土板匹配度η的提出71-72
• 4.3.2 最优匹配度η分析72-76
• 4.3.3 基于最优匹配度η下的无上弦组合管桁架结构设计优化76-78
• 4.4 本章小结78-80
• 结论与展望80-82
• 本文的主要结论80-81
• 尚待研究的问题81-82
• 参考文献82-86
• 攻读硕士研究生期间研究成果及获奖情况86-87
• 致谢87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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本文编号：831627