【摘 要】
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本文主要研究基于结构性能的自由曲面单层网壳结构网格形状优化问题。从实际工程中提取四边支撑单层网格单元结构并作为案例研究;然后,使用NURBS曲线表示四边支撑单层网格的曲面。Rhino和Grasshopper软件用于生成三种类型的单层网格,即四边支撑三角形网格、对角单层网格和组合三角形/六角形单层网格。四边支撑三角形单层网格导致了大量元素和高节点复杂度,因为每个节点中通常有六个元素相交。相比之下,对
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本文主要研究基于结构性能的自由曲面单层网壳结构网格形状优化问题。从实际工程中提取四边支撑单层网格单元结构并作为案例研究;然后,使用NURBS曲线表示四边支撑单层网格的曲面。Rhino和Grasshopper软件用于生成三种类型的单层网格,即四边支撑三角形网格、对角单层网格和组合三角形/六角形单层网格。四边支撑三角形单层网格导致了大量元素和高节点复杂度,因为每个节点中通常有六个元素相交。相比之下,对于四边支撑的对角单层网格和四边支撑的三角形/六角形单层网格,每个节点仅连接四个元素,这反过来又导致元素数量分别减少31.24%和46.81%。采用SAP2000进行有限元建模,研究了生成的网格在重力和风荷载作用下的结构性能,发现四边支撑三角形单层网格在抗弯和稳定性方面具有更好的结构性能。此外,四边支撑三角形单层网格和三角形/六角形组合单层网格与四边支撑对角单层网格相比具有均匀的应力分布。为了研究四边支撑单层网格与高跨比之间的关系,采用了三种不同的高跨比。其中实际高跨比为6.3%,然后分别增加到12.6%和18.9%。结果表明,四边支撑三角形、对角线和三角形/六角形组合单层网格在高跨比为18.9%时具有更好的结构性能,因为在该高跨比下,这些网格对垂直挠度的抵抗力更好,与6.3%和12.6%的高跨比相比,这些网格的构件内力更小。此外,在高跨比为18.9%时,四边支撑单层网格的用钢量小于其他两种高跨比下的网格用钢量。三种网格形状中,三角形网格形状的结构性能最佳。最后,将所研究结果用于实际工程分析。
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