索穹頂結(jié)構(gòu)體系節(jié)點形式及性能研究.pdf

1、索穹項結(jié)構(gòu)是一種結(jié)構(gòu)效率極高的全張力結(jié)構(gòu)體系，這種全新的結(jié)構(gòu)形式一經(jīng)出現(xiàn)便以其新穎的造型、經(jīng)濟的造價、巧妙的構(gòu)思在國內(nèi)外引起了廣泛的興趣和關(guān)注。該結(jié)構(gòu)充分利用鋼材的抗拉強度，并使用薄膜材料作屋面，所以結(jié)構(gòu)自重很輕，且結(jié)構(gòu)單位面積的平均重量和平均造價不會隨著結(jié)構(gòu)跨度的增加而明顯增大。但在我國大陸尚未有索穹頂結(jié)構(gòu)應(yīng)用的工程實例，雖然目前對索穹頂結(jié)構(gòu)已有一定的研究，但是還不夠成熟和完善，特別是對索穹頂結(jié)構(gòu)節(jié)點形式及性能的研究很少，因此本文對索

2、穹頂結(jié)構(gòu)的節(jié)點展開研究。 本文在已有索穹頂結(jié)構(gòu)研究成果的基礎(chǔ)上，闡述了索穹頂結(jié)構(gòu)的特點和分類，總結(jié)了索穹頂結(jié)構(gòu)及其節(jié)點的研究現(xiàn)狀，并指出了索穹頂結(jié)構(gòu)節(jié)點的連接種類及在已有工程和文獻中應(yīng)用的節(jié)點形式。 對索穹頂結(jié)構(gòu)的節(jié)點選取鑄鋼節(jié)點的形式，討論了鑄鋼節(jié)點的分類與特性，提出了節(jié)點的一般設(shè)計原則。在以上基礎(chǔ)上，首先闡述了節(jié)點各組成部件錨具、夾具、銷軸的設(shè)計要點，并給出了索穹頂結(jié)構(gòu)節(jié)點的構(gòu)造要求。對典型的Geiger、Levy型

3、和Kiewitt型的索穹頂結(jié)構(gòu)選取三類有代表性的節(jié)點對其形式進行了設(shè)計，并提出了節(jié)點尺寸初步確定的計算公式。 利用大型有限元軟件ANSYS建立上述節(jié)點的三維實體模型，并對所建立的鑄鋼節(jié)點模型進行彈塑性數(shù)值計算。為模擬節(jié)點的實際工作狀態(tài)，在模型中考慮材料和接觸兩類非線性。對數(shù)值計算結(jié)果進行分析，得出了三類節(jié)點的應(yīng)力分布規(guī)律、接觸單元的接觸狀態(tài)及接觸應(yīng)力的分布特點；并對節(jié)點的破壞模式進行了討論。對影響節(jié)點承載能力的重要因素銷軸直徑和