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大跨度空间新型管桁架及节点力学性能研究

陈彦  
【摘要】:管桁架结构以其造型简洁、受力合理、建筑造型适用性强等优点被广泛应用于大跨度空间结构中。现阶段,已出现多种新型管桁架结构形式,但对其适用范围并没有进行归纳汇总;同时,随着空间结构屋面造型越来越复杂,需提出更多新型管桁架;此外,常用的相贯节点存在一定的弊端。本文通过对大量工程应用情况的统计,总结出工程中应用最为广泛的三角形桁架、拱桁架、梭形桁架、张弦桁架,并对以上四种管桁架结构的受力特性进行了总结,给出管桁架结构的一般选型原则。提出了两种新型管桁架结构。首先针对常用的倒三角形桁架弦杆贯通造成的材料浪费提出了一种新型管桁架结构即变弦杆截面桁架,并通过结构应力比、用钢量、挠度等参数的对比分析,确定弦杆变截面位置及弦杆截面尺寸变化范围。其次提出了一种新型管桁架结构即空腹V形桁架,并对其静动力特性、稳定性及抗连续倒塌性能进行分析,研究该结构形式的合理性。提出了管桁架新型节点:弦杆贯通式钢管桁架空心球节点与变截面桁架板式节点。对弦杆贯通式钢管桁架空心球节点,通过与普通相贯节点采用有限元软件对比分析,给出空心球球径及壁厚的取值建议;对变截面桁架板式节点,通过与贯通弦杆采用有限元软件对比分析,给出板件直径与壁厚的取值建议。


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