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新型空间网架节点模型的承载能力试验研究和优化设计

新型空间网架节点模型的承载能力试验研究和优化设计

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作者：徐昊铖佛山科学技术学院

学位级别：硕士

空间结构体系中,节点具有重要的作用,其结构是否合理,直接决定空间结构的稳固性和安全性。研究复杂的节点形式在复杂工况下的承载能力对于确保高负荷钢结构安全运行具有重要意义。本文以广州白云机场三期机库大厅工程为背景,研究了该网... 详细信息

空间结构体系中,节点具有重要的作用,其结构是否合理,直接决定空间结构的稳固性和安全性。研究复杂的节点形式在复杂工况下的承载能力对于确保高负荷钢结构安全运行具有重要意义。本文以广州白云机场三期机库大厅工程为背景,研究了该网架结构工程中运用的高搭接率新型空间网壳节点,该新型空间网壳节点,除了其独特“五指型”造型外,在中部节点域处通过加入铸钢节点的制作思路,将五根钢管以高搭接率的统一节点域方式焊接在一起,既加强了钢管的整体性,也增大了节点的承载能力,保证其工作性能。目前虽有关于高搭接率方管相贯节点的研究,但缺少相关成熟的规范条例可以参照。为保证实践过程中节点力学性能,对设计节点进行推广应用,在对该新型空间网架节点进行缩尺模型试验研究的基础上,通过有限元分析,参数分析,多尺度分析等方法,对节点在大荷载、大变形的情况下的受力性能、破坏形态等进行研究。具体如下:（1）通过自主设计的一种适用于自平衡反力架上的能够安全准确地加载的五向加载试验装置,对新型空间网架节点1:3缩尺模型进行试验,得到主要测点的位移、应变曲线。研究节点的受力性能和破坏形式,证明节点安全度较高。（2）针对试件节点进行模拟分析,结果表明节点破坏始于前期应力较大的端口交接处,最终各端口中部从而发生较大塑性破坏,结合试验所得研究结果,对相关因素进行分析,包括破坏形态、应变曲线以及位移,分析结果与试验结果相符,通过有限元模型分析,能够对节点载荷以及力学性能进行准确反映。（3）改变节点管口间夹角α、壁厚t和搭接率O等几何参数,对节点进行参数分析,探究了各几何参数对节点承载力的影响,并针对节点承载力进行研究分析,通过非线性拟合,并对规范公式进行修正,得出对应的承载力计算公式,并为工程设计提供参考依据。（4）通过在端口设置竖肋板对新型空间网架节点进行优化,结合运用Midas/Gen和Midas/FEA软件,建立多尺度模型,使用多尺度分析方法,对比分析前后新型空间网壳节点在实际边界、荷载等外部条件下的受力性能。

关键词：空间网壳节点缩尺试验搭接率参数分析多尺度分析

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