桁架式鋁合金雙層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)力學(xué)性能與設(shè)計方法.pdf

1、鋁合金具有質(zhì)輕、耐腐蝕、無磁和易加工等優(yōu)良性能，其材料的性能優(yōu)勢與空間結(jié)構(gòu)的幾何體系優(yōu)勢結(jié)合，具有極大的發(fā)展前景。目前常用的鋁合金單層網(wǎng)殼和弗倫蒂爾式空腹雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)體系在跨度較大時往往會產(chǎn)生整體失穩(wěn)問題，在經(jīng)濟(jì)性和安全性方面難以滿足人類活動對大跨度建筑結(jié)構(gòu)的要求。本文結(jié)合CN104074265A號專利，提出一種桁架式鋁合金雙層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其幾何體系受力合理，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單高效，具有較大的整體剛度和跨越能力。文章介紹了其幾何體系，構(gòu)件截

2、面以及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，并使用有限元分析法，從構(gòu)件和結(jié)構(gòu)整體兩個層次分析了該結(jié)構(gòu)體系的力學(xué)性能，期望能為該結(jié)構(gòu)體系的推廣應(yīng)用提供一些參考。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)采用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，探討了作為結(jié)構(gòu)腹桿的雙拼T型角鋁軸心受壓穩(wěn)定性能。分析了4種截面，每種截面4種長度共16種規(guī)格桿件模型，經(jīng)合理簡化，分別與T型鋁和單角鋁2倍穩(wěn)定承載力進(jìn)行了對比，分別得到了不同長細(xì)比下的穩(wěn)定承載力的比值;與現(xiàn)行《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的

3、穩(wěn)定計算公式進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)規(guī)范計算公式同樣適用于雙拼角鋁。此外，分析了連接節(jié)點(diǎn)數(shù)量和角鋁拼接面間距對其軸壓穩(wěn)定承載力的影響。
　　(2)介紹了桁架式鋁合金雙層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體系，包括局部構(gòu)造和整體幾何體系兩方面。分析了不同弦桿加強(qiáng)方案和不同幾何參數(shù)（矢跨比、厚跨比和徑向網(wǎng)格數(shù)）對靜力性能的影響，得到了合理高效的加強(qiáng)方案以及靜力性能指標(biāo)隨結(jié)構(gòu)主要幾何參數(shù)的變化規(guī)律。
　　(3)探討了該結(jié)構(gòu)體系的整體穩(wěn)定性能，以屈曲特征值和非線

4、性穩(wěn)定系數(shù)為研究內(nèi)容，對算例網(wǎng)殼模型進(jìn)行了特征值屈曲分析和考慮材料、幾何雙重非線性的穩(wěn)定承載力分析，并對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了參數(shù)化分析，得到了結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)模態(tài)以及初始缺陷和幾何參數(shù)對穩(wěn)定承載力的影響規(guī)律。研究了溫度對該結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定承載力的影響，發(fā)現(xiàn)其對溫度變化不敏感。
　　(4)從結(jié)構(gòu)自振特性和在地震波激勵下的時程響應(yīng)兩方面展開，研究了該結(jié)構(gòu)體系的動力性能，得到了結(jié)構(gòu)的自振頻率、振型模態(tài)和在不同幾何參數(shù)下自振基頻的變化規(guī)律。此外，得到了結(jié)構(gòu)構(gòu)