管桁架屋盖结构分析和并联K形圆钢管相贯节点研究

摘要

苏州国际博览中心是一个大型的会展建筑，采用独特的下弦为二根平行钢管的倒梯形、变高度空间圆钢管桁架屋盖结构。空间圆钢管桁架采用并联K形相贯焊接节点，构造简单，外形美观。但由于空间管桁架结构是一种新颖的结构形式，尤其下弦采用二根平行钢管的倒梯形变高度桁架为国内首现，对这种新型的立体桁架结构的性能尚不十分了解；同时在这种桁架的下弦出现的并联K形相贯焊接节点也是一种新的圆钢管空间相贯节点形式，现行规范中没有这种节点的设计方法。　　本文在广泛调研国内外对大跨空间结构和圆钢管相贯节点研究现状的基础上，对大跨变高度、倒梯形立体管桁架屋盖结构的性能进行了分析，包括温度内力、动力特性的分析和非线性静力分析，归纳出了这种屋盖结构的特性，可供类似结构设计参考。文章对从工程中选取的二个并联K形圆钢管相贯焊接节点进行了大比例模型试验，并进行了平面K形节点的对比试验和采用内加劲肋对节点进行加强的对比试验。通过非线性有限元分析研究了节点的受力、破坏过程，对类似节点的设计提出了建议。同时对采用在主管内设加劲肋加强的平面K形管节点进行了几何参数分析，提出了设计建议。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2苏州国际博览中心工程简介

1.3直接焊接的钢管结构研究现状

1.3.1大跨度空间结构的研究现状

1.3.2圆钢管相贯节点的研究现状

1.4本文所研究的内容和预期成果

第二章大跨变高度立体管桁架屋盖的结构性能分析

2.1引言

2.2计算模型及相关原理

2.2.1结构特点

2.2.2计算简化和分析方法

2.3荷载条件及荷载组合

2.3.1恒载

2.3.2活载

2.3.3雪载

2.3.4温度作用

2.3.5风荷载及风洞试验结果

2.3.6地震作用

2.3.7荷载组合

2.4弹性阶段的分析

2.4.1温度荷载作用

2.4.2自振特性

2.4.3竖向地震作用下的桁架内力

2.4.4用振型分解反应谱法分析的支座反应

2.4.5线性动力时程分析

2.5非线性静力分析

2.6本章小结

第三章空间并联K形钢管相贯焊接节点试验及有限元分析

3.1引言

3.2试验设计

3.2.1节点试件的选择

3.2.2试验设备和试验流程

3.2.3试验加载

3.2.4加载制度

3.2.5测试内容和测点布置

3.3试验结果及分析

3.3.1材性试验结果

3.3.2试件破坏形态及破坏过程分析

3.3.3试件节点破坏模式

3.3.4试验数据分析

3.4非线性有限元分析及对试验结果的验证

3.4.1非线性有限元模型的建立

3.4.2有限元模型的计算简图

3.4.3有限元计算结果与试验结果的对比验证

3.4.4有限元计算结果

3.5本章小结

第四章内加劲肋加强搭接K形相贯节点及空间并联K形节点的试验和有限元分析

4.1引言

4.2主管内设加劲肋加强节点的对比试验

4.2.1试验条件

4.2.2试验结果

4.2.3试验数据分析

4.3非线性有限元分析及对试验结果的验证

4.3.1有限元计算结果与试验结果的对比

4.3.2有限元计算结果

4.4本章小结

第五章平面K形钢管相贯节点采用内加劲肋加强的承载力分析及设计建议

5.1背景

5.1.1现行《钢结构设计规范》GB50017-2003的有关规定

5.1.2规范中有待进一步解决的问题

5.1.3有关平面K形节点的研究进展

5.2平面K形节点采用内加劲肋加强的极限承载力分析

5.2.1采用有限元计算节点的极限承载力

5.2.2平面K形间隙/搭接节点加强前后破坏性状的对比分析

5.2.3内加劲肋设置前后的荷载位移曲线

5.2.4采用有限元方法的参数分析

5.3对主管内设加劲肋的设计建议

5.4本章小结

第六章结论

6.1结论

6.2有待进一步研究的问题

致谢

参考文献

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果