两向不等高节点网壳的试验研究与分析

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随着社会的发展,空间结构的发展非常迅猛。尤其在中国,人们社会活动和生产劳动的需要量大,空间结构因其功能优越和经济适应而大量应用。本文的研究对象为两向不等高节点网壳。这种结构体系超出常用空间结构形式,属于超限空间结构,目前在国内外应用较少,亦尚未见关于此类空间结构形式的文献研究报告。   为了了解和掌握这种新型的超限空间结构形式在结构范畴上的各种性能,本文对其进行了静力性能试验和抗震性能分析研究,力求获得结构在静力荷载作用下的力学性能,尤其是纵向桁架的竖向腹杆和下弦杆的平面外稳定性能,以及在地震作用下结构的动力响应和抗震性能的一些规律性的认识。总体上来说,本文欲为这种新型的结构形式日后广泛应用于工程中做一些初步的探索。针对上述研究目的,本文的主要研究内容及成果如下:   (1)将两向不等高节点网壳整体模型中截取一部分节段,并对其做缩尺桁架模型。通过对缩尺桁架模型进行静力加载试验研究。研究表明,两向不等高节点网壳结构的整体性能良好,且由主要桁架受力。由于主要桁架的竖腹杆直径较大,截面刚度较大,故较好地抑制了其下弦杆面外屈曲,总体稳定性能良好。   (2)利用ANSYS有限元软件对试验模型进行模拟,理论分析研究两向不等高节点网壳的静力稳定性能。并把理论分析结果与试验结果相比较,验证了理论分析的正确性。在这个前提下,再进一步对两向不等高节点网壳进行破坏条件下的静力稳定性能分析研究。研究表明,两向不等高节点网壳在竖向设计荷载下,总体稳定性能良好;继续加大荷载的情况下,悬挑段首先发生破坏,但悬挑段的竖向腹杆和下弦杆的平面外稳定性能良好;再继续加大荷载,跨内段发生破坏,但跨内段的的竖向腹杆和下弦杆的平面外稳定性能也同样良好。除此之外,研究还发现了其他一些有参考价值的结论。   (3)利用有限元软件SAP2000对两向不等高节点网壳的动力响应和抗震性能进行了分析研究。对比分析了在单向、双向及三维地震作用下节点位移和杆件应力的响应规律,探讨了两向不等高节点网壳对地震波方向及不同组合敏感性的一些规律。   (4)利用有限元软件SAP2000对两向不等高节点网壳进行多点输入下(考虑行波效应)的弹性地震响应分析。通过对其在多点输入与一致输入下的计算结果的对比分析,归纳出多点输入下结构的响应特点。提炼出行波效应对结构的影响规律。
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