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从刚度分析看空腹网架与空腹夹层板的力学本质

作　者: 位翠霞
导　师: 肖南
学　校: 浙江大学
专　业: 结构工程
关键词: 空腹桁架 空腹网架 空腹夹层板 空腹网壳 平板空腹结构 刚度分析 最合理高度 刚度优化措施 几何参数
分类号: TU356
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


空腹结构包括空腹桁架、空腹网架、空腹夹层板、空腹网壳四种结构型式，它具有受力合理、跨越能力大、经济性能好等优点，目前已成为空间结构中广泛应用的结构型式之一，其主要用于建筑的楼屋盖结构中。本文在继承前人研究成果的基础上，主要从刚度的角度对空腹结构的两种主要结构型式：空腹网架和空腹夹层板，进行研究与分析。本文首先回顾了空腹结构的发展历史、应用情况及研究现状，并主要介绍了四种空腹结构型式的分类和特点，着重阐述了空腹桁架与空腹网架和空腹夹层板两种结构型式之间的关系，空腹网架与空腹夹层板之间的区别与联系，以及这三种结构型式的计算方法等方面的内容。在理论分析的基础上，对空腹网架、空腹夹层板进行了刚度性能的分析，认为空腹网架、空腹夹层板是由多向空腹桁架交叉组成。首先对结构中一榀桁架进行刚度性能分析，得出空腹桁架存在最合理结构高度，节间长度及其它主要几何参数对刚度的影响规律等结论。对单榀空腹桁架提出了一系列的刚度性能优化措施，并用实例进行了验算。将空腹桁架的结论推广到空间受力的空腹网架和空腹夹层板结构中，从刚度的角度对平板空腹结构的力学本质进行了研究，分析了主要几何参数对结构刚度的影响规律，提出了一些结构刚度性能优化的措施，如选择最合理的结构高度、改变截面的形状、改变节间长度、边节间加设斜腹杆等。并建立了相应的ANSYS模型，通过设置不同的几何参数来验算结构刚度优化措施的有效性，同时得出竖腹杆的截面尺寸相对于其它几何参数对最合理结构高度值的影响更为显著的结论，为工程设计中更好地利用结构的最合理高度提供参考。在空腹夹层板刚度分析的基础上，对空腹夹层板的“实用分析方法”作了进一步的研究，指出了此种方法的不足，推导出结构局部弯矩的表达式，更准确地反应了构件的内力，对工程设计有一定的指导意义。论文的最后对上述内容及主要成果作了总结，并指出了进一步研究工作的主要方向。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-27
  1.1 引言  9
  1.2 空腹结构的发展和应用  9-15
    1.2.1 空腹结构的发展  9-11
    1.2.2 空腹结构的应用  11-15
  1.3 空腹结构的分类及特点  15-21
    1.3.1 空腹桁架的分类及特点  15-17
    1.3.2 空腹网架的分类及特点  17-18
    1.3.3 空腹夹层板的分类及特点  18-19
    1.3.4 空腹网壳结构的分类及特点  19-21
  1.4 空腹结构的研究现状  21-22
  1.5 本文的主要工作  22-24
  参考文献  24-27
第二章 空腹结构计算方法与受力性能分析  27-38
  2.1 引言  27
  2.2 空腹桁架结构  27-31
  2.3 空腹网架结构  31-35
  2.4 空腹夹层板  35-36
  2.5 本章小结  36-37
  参考文献  37-38
第三章 空腹桁架刚度性能分析及优化措施  38-52
  3.1 引言  38
  3.2 空腹桁架的刚度性能分析  38-44
    3.2.1 空腹桁架与实腹梁的刚度等代  39-41
    3.2.2 主要几何参数对刚度影响  41-44
  3.3 空腹桁架结构刚度优化措施  44-45
  3.4 实例验证  45-50
  3.5 本章小结  50-51
  参考文献  51-52
第四章 平板空腹结构刚度性能及模型分析  52-77
  4.1 引言  52
  4.2 平板空腹结构刚度性能分析  52-58
  4.3 平板空腹结构的刚度优化措施及验证  58-74
    4.3.1 平板空腹结构ANSYS模型  59-60
    4.3.2 选择合理的结构高度  60-70
    4.3.3 竖腹杆采用变截面形式  70-73
    4.3.4 边部节间加设斜腹杆  73-74
  4.4 本章小结  74-76
  参考文献  76-77
第五章 空腹夹层板修正的实用分析方法  77-84
  5.1 引言  77-78
  5.2 基本假定  78
  5.3 计算分析方法  78-82
    5.3.1 等代抗弯刚度  78-79
    5.3.2 构件内力求解与设计  79-82
  5.4 本章小结  82-83
  参考文献  83-84
第六章 结论与展望  84-86
  6.1 工作总结及主要结论  84-85
  6.2 进一步研究展望  85-86
致谢  86

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 特种结构 > 网架结构
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