温室类公共建筑结构体系选择及节点试验研究

摘要

温室建筑由于其造价低廉、造型新颖等优点越来越多的应用于生态餐厅、生态商业、生态住宅等公共建筑。温室类公共建筑有别于生产型、园艺型温室，其在通风采光等方面有很大的放松的同时，对结构的安全性提出了更高的要求。而公共建筑往往还要求更大的空间，采用传统温室的排架结构体系以平面传力为主导的缺点便体现出来。因此，有必要采用空间结构来改进温室建筑结构体系。
　　Venlo型温室是世界上硬质覆盖材料温室中使用量最大的结构形式，在中国也已经成为玻璃温室和PC板温室的首选结构。本文利用PKPM设计了一两跨12开间（16m x48m）的标准Venlo式温室（PC板覆盖），经过验算与优化得出构件截面，在此基本结构的基础上，用有限元软件建立了简化的Venlo式温室结构、网格式折板结构和倒三角形以及正三角形空间桁架结构四种模型，并通过对比四者在竖向荷载下的受力变形性能，得出结论：
　　（1）采用空间结构可实现更大跨度。
　　（2）网格式折板结构的内力分布均匀；
　　（3）空间桁架体系在用钢量接近Venlo式结构的同时，其空间传力和空间整体性更好；
　　（4）正三角形空间桁架体系在用钢量接近倒三角形空间桁架体系时，其抗扭性、应对不均匀荷载的性能更好。
　　设计了两榀正三角形空间桁架，其中一榀带有一种新型的插接型节点，对该两榀空间桁架进行了静力三分点加载试验，结果表明：
　　（1）正三角形空间管桁架具有良好的承载能力（屈服荷载接近）和变形能力；整体焊接的承载能力与变形能力均好于带有装配节点榀；
　　（2）两结构的最大总拉、压应力一直非常接近；对于最大轴向应力，完整榀结构始终比插接榀小，且上弦小的较多；对于支座腹杆压应力，完整榀结构始终比插接榀大，且增加速度逐渐变大。
　　（3）完整榀上、下弦杆先产生弯曲应力抵抗外荷载，而后转变成轴向应力抵抗外荷载；插接榀上弦轴向应力抵抗外荷载始终占主导地位，弯曲应力最多占40％，下弦先产生弯曲应力抵抗外荷载，而后转变成轴向应力抵抗外荷载。
　　（4）插接榀屈服前，对于下弦，插接节点是该结构的主要承载部分，且主要承受弯曲作用，而屈服后，下弦杆本身承载更大的应力，且主要为轴向应力；而对于上弦，节点主要承受轴力作用，而屈服后，上弦杆本身承载更大的应力，且主要为轴向应力。

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第一章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 研究现状综述

1.3 目前研究中存在的问题

1.4 本课题研究内容

1.5 本章小结

第二章 现代温室结构体系

2.1 国内外温室建筑发展概况

2.2 现有温室建筑结构体系与分类

2.3 Venlo型温室的特点

2.4 我国公共类温室结构体系存在问题

2.5 本章小结

第三章 空间管桁架结构体系

3.1 钢管桁架结构的发展与应用

3.2 管桁结构的分类与连接节点的研究进展

3.3 本章小结

第四章 新型温室结构选型分析

4.1 传统Venlo温室的设计

4.2 网格式折板结构模型与空间桁架结构研究进展

4.3 结构受力性能对比分析

4.4 本章小结

第五章 空间桁架模型静力试验

5.1 模型设计与加载制度

5.2 材性试验

5.3测点布置与测量内容

5.4 试验现象、结果与数据分析

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果

致谢