拟球面密肋式折板网壳屋盖的静、动力性能分析

摘要

在密肋楼盖、薄壳结构和折板结构力学性能的基础上，提出了一种新型的大跨度混凝土空间网格结构—密肋式折板网壳屋盖结构。这种屋盖结构在其脊线或谷线处由多块密肋平板按一定的规律相交构成，为了满足现代建筑对屋盖的造型需要，可以对空间几何形状作相应的切割，得到结构形式多种多样、建筑造型奇异多彩的屋盖结构。
　　本文采用有限单元法分析方法开展拟球面密肋折板网壳的静力性能和动力性能研究，结果表明：
　　结构受力状态与球网壳结构受力状态相似；折板之间相互约束变形，大大提高面内刚度。根据各因素对结构竖向刚度和构件受力状态的影响，对拟球面三角形网格的密肋折板网壳屋盖而言，矢跨比取值不宜小于1/3~1/8；副脊线梁截面高度宜取其跨度的1/50；边梁的截面高度可按边梁跨度的1/10~1/8取值；对拟球面三角形网格的密肋折板网壳屋盖而言，建议脊线边梁划分的网格尺寸为1.2m左右；建议适当提高脊线和边梁刚度。
　　结构的自振频率具有密集分布的特点，振型号与频率曲线具有明显的跳跃台阶，同一台阶上的频率对应的振型相似；结构的低阶振型主要表现为边界附近折板的竖向振动。
　　整体结构上刚下柔，结构的整体变形比纯屋盖时要大，基频比纯屋盖时要小；边梁拉力和侧推力较为明显；建议增大矢跨比，使结构受力更优越更合理同时变形更小；建议增大边梁刚度，施加预应力，提高配筋率来增大对边梁拉力的抵抗作用；建议增大柱子刚度，否则上部结构够刚下部结构够柔不利于结构抗震；整体模型的基频对矢跨比的变化不敏感，而对柱子刚度的变化较为敏感。
　　理论分析证明，这种新型屋盖结构具有整体性好，承载能力和刚度大，结构变形小，安全度高等优点，是一种在大跨度混凝土多层公共建筑及民用建筑结构中值得推广应用的新型空间结构。

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第一章 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 混凝土空间结构的发展概况

1.3 密肋楼盖的发展概况

1.4 密肋式折板网壳屋盖结构的研究进展

1.5 本文的主要工作

第二章 结构静、动力有限元分析基本原理

2.1 静力有限元分析基本理论

2.2 动力有限元分析基本理论

第三章 拟球面密肋式折板网壳屋盖静力性能分析

3.1 结构几何构成

3.2 拟球面Ⅰ型的静力性能

3.3 拟球面Ⅱ型的静力性能

3.4Ⅰ型和Ⅱ型结构静力性能对比

3.5 本章小结

第四章拟球面密肋式折板网壳屋盖的动力特性分析

4.1 概述

4.2Ⅰ型结构的动力特性分析

4.3Ⅱ型结构的动力特性分析

4.4 本章小结

第五章拟球面密肋折板网壳屋盖与下部结构共同作用的分析研究

5.1 概述

5.2 三角形拟球面密肋折板网壳整体模型的静力性能

5.3 拟球面三角形密肋折板网壳整体模型的静力性能参数化分析

5.4 拟球面三角形密肋折板网壳整体结构的动力特性

5.5 拟球面三角形密肋折板网壳整体结构的动力特性参数化分析

5.6 本章小结

第六章 结论以及下一步研究工作需解决的主要问题

6.1 本文的主要结论

6.2 下一步研究工作需解决的主要问题

致谢

参考文献

附录一：攻读硕士学位期间参与的科研项目和发表的论文