点支玻璃板参与工作的组合球壳结构性能研究

摘要

点式支承玻璃建筑体系以其良好的通透性和安全性以及优美的建筑表现近年来逐渐为人们所接受。玻璃结构对通透性的追求，使得支承结构越做越纤细，而要求实现的跨度却越来越大。将具有很大面内刚度的玻璃板参与到金属骨架的整体工作中来，就可以解决支承结构大跨化和杆件柔细化的矛盾。 本文首先对建筑玻璃的力学性能和玻璃结构的连接方式进行了研究。通过对已有点式支承连接节点的玻璃板、紧固件和支承件的分析，提出了适用于考虑玻璃板片参与骨架整体工作的点式连接节点形式，同时论述了玻璃板片参与金属骨架整体工作的必要性、可行性和优越性。 其次，针对所要重点研究的点支玻璃板片参与工作的组合球面网壳结构的计算理论进行了介绍，包括连续化分析理论和有限元分析理论。文中给出了两种方法的适用范围，并根据带点支玻璃板片的组合球面网壳的连接特点对拟壳法中的相应刚度进行了修正。 最后，通过对带玻璃板片球壳的试验分析、有限元模型计算和工程实例验证，实现了对点支玻璃板参与工作的组合球壳结构性能的研究。采用基于非线性有限元理论的荷载一位移全过程分析方法，对不同矢跨比情况下的玻璃板片贡献和同一球壳上不同区域玻璃板片的作用进行了对比分析，提出了“板片缺损敏感区”的概念，同时对考虑玻璃板片作用的玻璃结构的设计施工提出了建议。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

第二章玻璃结构

2.1玻璃结构概述

2.2玻璃幕墙及采光顶

2.3玻璃的性能及建筑玻璃的种类

2.3.1玻璃的物理力学性能

2.3.2建筑玻璃的种类

2.4玻璃材料的连接

2.4.1玻璃的结构硅酮密封胶连接

2.4.2玻璃的机械金属连接

2.5考虑玻璃板参与结构整体工作的必要性、可行性和优越性

2.5.1必要性

2.5.2可行性

2.5.3优越性

第三章组合网壳计算理论

3.1网壳结构概述

3.1.1网壳结构的形式和分类

3.1.2网壳的结构计算

3.2网壳结构的稳定性

3.2.1稳定性概述

3.2.2网壳结构的屈曲分析

3.2.3屈曲临界点的判别准则

3.2.4初始几何缺陷的影响

3.3组合网壳的计算理论

3.3.1拟壳法分析理论

3.3.2数值分析方法

第四章玻璃穹顶分析

4.1.带板单层球壳的试验研究

4.1.1 1m×1m单层球壳模型的实物试验过程

4.1.2对应模型的有限元对比分析

4.1.3结论

4.2.肋环斜杆型单层球壳的板片工作性能研究

4.2.1“无板”球壳模型的有限元分析

4.2.2“有板”球壳模型的有限元分析

4.2.3玻璃板片局部破损对球壳承载力的影响

4.2.4结论

4.3.工程算例分析

4.3.1 工程概况

4.3.2是否考虑玻璃作用的不同方案的对比

第五章结论及课题延伸方向展望

5.1.结论

5.2.课题延伸方向展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文

致谢