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《河南大学》 2011年
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双层折板网壳结构静、动力性能研究

王圣翔  
【摘要】:折板形网壳结构是近年来发展的一种新型结构形式,它是由平板网壳单元按一定规律组合而成,可构造出形式多样,建筑造型丰富的结构形式,这种结构综合了折板,网格和壳体的优点,受力性能好、建筑造型优美、施工制作方便,具有很大的发展空间。到目前为止,国内外对其进行的研究较少,本文在已有研究成果的基础上,以南阳玉器超市为背景对折板网壳结构的静、动力性能进行全面的深入研究。 通过对其金字塔型钢屋盖的选型进行探讨,确定采用双层折板形网壳结构形式,对该双层折板网壳结构的设计过程和关键性问题进行了分析,并采用有限元理论对结构进行了稳定性分析,计算了考虑几何和物理双非线性的结构失稳全过程和极限承载力,考查了支座刚度对结构静力和稳定性能的影响。计算结果表明,将双层折板网壳结构应用于金字塔型大屋顶结构中是一种有益的尝试,具有受力合理和经济技术指标优良的特点,可供类似工程参考。 鉴于目前关于网壳整体稳定性分析中的三种几何缺陷分析方法何种为最不利缺陷分布一直没有定论,本文首先对完善结构进行模态分析,然后以各阶模态作为缺陷分布模态,再对结构进行整体稳定性分析,验证第一阶模态是不是最不利缺陷模态,如果第一阶模态不是最不利缺陷分布,找出哪一阶模态为更不利分布,并将该阶更不利模态与Bault等提出的静力失稳模态进行对比,从而得出最不利模态。分析结果表明,一致缺陷模态和静力失稳模态都不是最不利缺陷分布模态,按第9阶模态施加缺陷比按第1阶模态和按静力失稳模态施缺陷加更为不利。 而后,本文对折板式网壳结构的自振特性进行了分析研究,对其前10阶的振型进行了详细分析;并详细分析了考虑矢跨比、厚度、荷载、截面尺寸、支座刚度、温度和材料非线性七个因素的变化对本算例自振特性的影响,得出若干对工程设计有参考价值的结论。 最后本文折板式网壳结构的地震荷载作用下的动力性能进行了研究,采用振型分解反应谱法和时间历程分析法对双层折板网壳结构的地震响应进行了详细的分析,并对这两种方法分别讨论了在一维和多维地震作用下结构的动力响应数值大小和分布规律,比较了两种方法的结果差异并分析其产生的原因,对抗震设计具有参考价值。
【学位授予单位】:河南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU399

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