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铝合金网壳结构盘式节点受力性能试验

沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2014年第5期30卷 769-777页

作者：王元清柳晓晨石永久尹建欧阳元文清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 上海通正铝业工程技术有限公司上海200949

目的研究铝合金盘式节点的抗弯刚度和强度性能,分析盘式节点的受力机理和破坏模态,获取盘式节点在纯弯受力状态下的弯矩-转角曲线及关键部位的应变状态和变形情况.方法对3种不同尺寸的铝合金盘式节点试件进行静力加载试验,结合通用有限... 详细信息

目的研究铝合金盘式节点的抗弯刚度和强度性能,分析盘式节点的受力机理和破坏模态,获取盘式节点在纯弯受力状态下的弯矩-转角曲线及关键部位的应变状态和变形情况.方法对3种不同尺寸的铝合金盘式节点试件进行静力加载试验,结合通用有限元程序ABAQUS对加载过程进行有限元模拟.静力加载试验将试件端部连梁简支,对节点区中心竖向加载,并利用应变片和位移计测量试件关键部位的应变状态和变形情况.结果铝合金盘式节点平面外的抗弯刚度较大,节点延性不高.连梁下翼缘螺栓孔处截面是节点的薄弱部位,破坏形式为脆性断裂破坏,破坏前无明显征兆.结论有限元模型可以较为准确地模拟试验过程,模拟结果与试验结果吻合较好.

关键词：铝合金网壳盘式节点静力试验受弯性能有限元分析

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铝合金网壳结构盘式节点承载力计算方法研究

建筑结构 2017年第12期47卷 68-73页

作者：柳晓晨王元清石永久欧阳元文尹建华东建筑设计研究院有限公司上海200011 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 上海通正铝业工程技术有限公司上海200949

研究铝合金盘式节点在弯矩作用下的承载力计算方法,对试验中5种不同尺寸、不同受力杆件的盘式节点破坏模式进行了分析,分别推导了每种破坏模式下对应的节点承载力。结合ABAQUS软件对加载过程进行有限元模拟,给出了节点板及杆件由于应力... 详细信息

研究铝合金盘式节点在弯矩作用下的承载力计算方法,对试验中5种不同尺寸、不同受力杆件的盘式节点破坏模式进行了分析,分别推导了每种破坏模式下对应的节点承载力。结合ABAQUS软件对加载过程进行有限元模拟,给出了节点板及杆件由于应力集中造成了节点拉力修正的系数γ。与试验结果的比较表明,给出的铝合金网壳结构盘式节点承载力简化计算公式具有良好的实用性,而且考虑节点发生块状撕裂的脆性破坏形式而预留了一定的安全储备,可应用于铝合金网壳结构盘式节点工程设计。

关键词：铝合金网壳盘式节点承载力设计方法

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大跨度铝合金网壳结构风振系数研究

空间结构 2014年第3期20卷 8-14页

作者：徐帅陈志华王小盾天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

空间网壳结构自重轻、跨度大,因而风荷载对结构常起到主要甚至控制作用.铝合金作为新兴的金属材料,其弹性模量和密度均大约为钢材的1/3,与钢网壳结构相比,铝合金网壳结构对于风荷载更为敏感.本文通过谐波叠加法分别得到网壳结构各个节... 详细信息

空间网壳结构自重轻、跨度大,因而风荷载对结构常起到主要甚至控制作用.铝合金作为新兴的金属材料,其弹性模量和密度均大约为钢材的1/3,与钢网壳结构相比,铝合金网壳结构对于风荷载更为敏感.本文通过谐波叠加法分别得到网壳结构各个节点的具有Davenport谱和Panofsky谱功率特征的水平和竖向风速时程,并将风速时程转化为风压时程,按照荷载规范计算得到的风压系数,对铝合金网壳结构进行时程响应分析,得到结构各处的风振响应,并采用节点位移风振系数、支座反力风振系数及杆件内力风振系数来衡量结构的风振特性.此外,与相同跨度的钢网壳结构进行了风振系数的对比.

关键词：铝合金网壳风振分析时程分析风振系数

带随机缺陷的K6型铝合金网壳稳定性分析及承载力预测

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带随机缺陷的K6型铝合金网壳稳定性分析及承载力预测

作者：孙一喆西安建筑科技大学

学位级别：硕士

网壳作为一种典型的空间结构形式,以其独特的结构特性在大跨度结构中应用广泛。近些年来,在传统钢网壳的基础上又诞生了铝合金网壳,本文以此为研究背景,通过对近万例K6型铝合金网壳算例进行模拟分析,着重研究了矩形管截面铝合金网壳的... 详细信息

网壳作为一种典型的空间结构形式,以其独特的结构特性在大跨度结构中应用广泛。近些年来,在传统钢网壳的基础上又诞生了铝合金网壳,本文以此为研究背景,通过对近万例K6型铝合金网壳算例进行模拟分析,着重研究了矩形管截面铝合金网壳的非线性屈曲行为,并针对结构中可能存在的随机初始缺陷问题进行了讨论,对随机缺陷的影响进行了量化说明,文末基于神经网络提出了一种针对带缺陷网壳承载力预测的网络模型。本文主要研究内容与结论如下:(1)对多个不同参数的完善矩形管截面铝合金网壳进行线性与非线性屈曲分析,结果表明其线性屈曲失稳模式可分为顶部失稳型、底部失稳型和整体失稳型三种,非线性屈曲失稳模式可分为底部失稳型、主肋失稳型和斜杆区失稳型三种。(2)节点安装偏差对矩形管截面铝合金网壳结构的非线性稳定承载力影响显著,而通过进一步研究发现,竖向的节点安装偏差对结构更为不利,水平向的节点安装偏差虽然对结构也会造成影响,但远没有竖向显著,针对该规律采用构形易损性理论进行了解释说明。(3)推导了考虑杆件初弯曲所对应的坐标变换公式,建立了考虑杆件初弯曲的矩形管截面铝合金网壳模型并对其进行非线性屈曲计算,结果表明在本文所讨论的初弯曲限值内,杆件初弯曲对结构稳定承载力的影响远小于节点安装偏差所带来的影响,且二者共同作用时节点安装偏差对结构稳定承载力起到控制作用。(4)针对随机过程中样本数目过多,缺陷网壳相对于完善网壳的承载力折减程度无法定量描述的问题,本文基于所得散点数据的统计规律,提出可采用双参数Weibull分布来进行量化表示,通过计算所得的样本值拟合了所需的形状参数与尺度参数,并以概率论为基础建立了相应的折减系数计算方法。(5)针对矩形管截面铝合金网壳承载力公式难以推导与描述的问题,本文提出可采用人工神经网络进行规律拟合,进而采用训练完毕的网络对已知参数的结构进行承载力预测,研究结果表明通过大量样本数据的训练与学习,所得网络具有较高的预测精度,可以作为一种计算网壳承载力的快捷方法。(6)为了将本文的研究手段和方法进行延伸和拓展,研发了一款参数化网壳建模插件Shell Builder和两款交互式缺陷引入插件Node Imperfection和Bending Bar,三款插件使得所研究问题可以多样化,为进一步深入探究多类问题提供技术支持。

关键词：铝合金网壳矩形管截面随机缺陷人工神经网络缺陷敏感性

基于全生命周期成本的钢和铝合金网壳结构比较研究

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基于全生命周期成本的钢和铝合金网壳结构比较研究

作者：孙祥义山东建筑大学

学位级别：硕士

网壳结构多应用于投资规模大、社会和环境影响大的一些公用建筑和工业建筑中。传统的工程造价方法仅考虑网壳结构在施工建设时期的成本,但是在使用阶段和报废阶段的成本也占一定的比例。本文对钢和铝合金网壳结构进行结构设计和力学性... 详细信息

网壳结构多应用于投资规模大、社会和环境影响大的一些公用建筑和工业建筑中。传统的工程造价方法仅考虑网壳结构在施工建设时期的成本,但是在使用阶段和报废阶段的成本也占一定的比例。本文对钢和铝合金网壳结构进行结构设计和力学性能分析,对其各个阶段成本及全生命周期成本进行对比,优选出了经济性较好的网壳结构方案,实现降低网壳生命周期成本的目标,为实际工程设计提供参考。本文的主要内容及结论如下:(1)运用钢结构设计软件3D3S,建立了两种材料(钢、铝合金)及单层和双层、多种跨度和矢跨比的含钢支承的球面网壳和柱面网壳的结构模型,并对其进行结构设计和力学性能的对比分析。研究表明,钢和铝合金双层网壳在应力比分布、杆件内力和自振频率分布等方面规律相似。但是铝合金6061-T6的弹性模量和密度仅为Q235的1/3并且设计强度略低,所以在结构性能方面会表现出不同。(2)基于全生命周期成本理论,并结合网壳结构的具体特点,划分了网壳结构全生命周期成本的五个阶段:前期准备阶段、设计阶段、施工阶段、维护阶段和拆除阶段。并将网壳结构全生命周期成本划分为以上各个阶段的成本。在已有估算公式的基础上,通过修正维护成本估算公式,完善了网壳结构全生命周期成本估算公式。(3)利用网壳结构全生命周期成本估算公式对钢和铝合金网壳结构进行全生命周期成本分析,对比各个阶段的成本和生命周期总成本。研究表明,建设成本对网壳结构的影响最大,其次是维护成本,钢双层球面网壳的维护成本总是高于铝合金单层和双层球面网壳。(4)对不同跨度和矢跨比的含钢支承的球面网壳结构全生命周期成本进行对比分析。分析结果表明,球面网壳跨度为40m、60m和80m时优选方案分别为矢跨比1/5的铝合金单层球面网壳、矢跨比1/6的铝合金双层球面网壳和矢跨比1/6的铝合金双层球面网壳。另外,也得到了在跨度和矢跨比同时确定下经济性较优的球面网壳结构方案。(5)对钢和铝合金双层柱面网壳进行了全生命周期成本分析。研究表明,当跨度为80m、100m和120m时,优选方案均为钢双层柱面网壳,其生命周期成本比铝合金双层柱面网壳分别低7.0%、8.0%和11.9%。(6)通过网壳结构全生命周期成本的分析结果得出,在许多情况下铝合金网壳与钢网壳的全生命周期成本相当。但铝合金材料不易生锈,省去了繁重的防腐工作,并且建筑效果优于钢材。因此,在实际工程的结构方案选择时,应综合考虑结构全生命周期成本、建筑效果和业主要求等因素确定适宜的结构方案。

关键词：网壳结构铝合金网壳全生命周期成本成本估算公式

带长悬挑雨篷单层铝合金网壳结构施工关键技术研究

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带长悬挑雨篷单层铝合金网壳结构施工关键技术研究

作者：陈冉太原理工大学

学位级别：硕士

随着国家承办大型展览、赛事、会议的需求与日俱增,各种形式的空间网格结构屋盖如雨后春笋般兴起。而铝合金网壳结构则是传统空间网格结构中的新起之秀。铝合金网壳结构同时拥有轻质高强、外观优美、免于维护、易于装配等诸多优点,因而... 详细信息

随着国家承办大型展览、赛事、会议的需求与日俱增,各种形式的空间网格结构屋盖如雨后春笋般兴起。而铝合金网壳结构则是传统空间网格结构中的新起之秀。铝合金网壳结构同时拥有轻质高强、外观优美、免于维护、易于装配等诸多优点,因而深受建筑和结构设计师们的青睐。但与此同时,铝合金网壳结构的异军突起对其相应的安装工艺也提出了更高要求。本文以某单层铝合金网壳结构的实际工程项目为依托,对铝合金网壳及其下部附属结构的安装过程进行了研究,其主要研究内容如下:(1)由于在建筑中庭主入口处的钢框架单排柱处的钢雨篷悬挑长度大,若长悬挑雨篷先于网壳安装则可能使单排柱柱顶发生较大的侧移,增加网壳的落座难度。于是运用Midas/Gen结构分析软件对网壳与长悬挑雨篷的先后安装顺序进行了对比计算,最后确定了网壳结构及其覆盖玻璃先于长悬挑雨篷的安装顺序。(2)在确定网壳的安装使用顶升安装技术后,运用Midas/Gen结构分析软件对四种初选顶升方案和三种优化顶升方案进行了对比计算,确定了最优顶升方案。同时对该最优顶升方案下的顶升支架做了屈曲分析,得到了相应的支架稳定临界荷载以及屈曲模态,结果表明所选用的顶升支架可以用于本次施工,并富有一定的安全余量。(3)网壳落架完成后,通过查阅近9年当地气象资料,确定了网壳支座的最佳固定温度。为了探究在该固定温度下,温度变化对网壳结构的影响,分别对网壳结构和整体结构施加温度作用,发现网壳与下部结构之间存在协同变形,且该种协同效应导致了网壳在升温或降温时所产生的温度作用效应有明显的不对称性。同时,在这两种不同的温度工况下网壳的力学形态有“行为类似但趋势相反”的表现。(4)首先提出了网壳表面钢化玻璃的三种安装方案,然后对三种安装方案的四个安装阶段进行了应力和位移的计算对比。从而确定了网壳表面玻璃的合理安装顺序。(5)详细介绍了网壳顶升安装的施工设备、工艺流程以及施工要点,为今后类似工程提供了技术参考。在网壳及玻璃安装完成后利用全站仪对网壳结构进行温度变化作用下的变形实测。通过实测发现铝合金网壳对温度变化十分敏感。

关键词：铝合金网壳多次同步顶升安装仿真变形实测

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铝合金网壳施工关键技术研究

科学技术创新 2022年第12期 107-110页

作者：李赟中国建筑第八工程局有限公司总承包公司上海200240

由于材料本身的特性,铝合金因为其材质轻、耐腐蚀等优点,在国内外结构工程建筑中应用广泛。本文以上海市浦东新区世博文化公园(雪野路以北)项目施工3标工程为实例,探讨俄罗斯馆屋顶在施工过程中采用大跨度空间铝合金网壳结构的关键技术... 详细信息

由于材料本身的特性,铝合金因为其材质轻、耐腐蚀等优点,在国内外结构工程建筑中应用广泛。本文以上海市浦东新区世博文化公园(雪野路以北)项目施工3标工程为实例,探讨俄罗斯馆屋顶在施工过程中采用大跨度空间铝合金网壳结构的关键技术要点,介绍其在建筑工程上的应用。通过实例概况来阐述铝合金作为结构体系组成部分,分析网壳结构在施工过程中特点,为铝合金结构的应用提供参考。

关键词：铝合金网壳大跨度空间材料特性施工技术要点

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大型储罐铝合金网壳拱顶施工工艺

安装 2008年第6期 35-37页

作者：蒙创广东省石油化工建设集团公司广州510235

结合铝网壳安装实例,介绍大型储罐铝网壳的特点,详细介绍了网架、蒙皮、节点盖、裙板的组装工艺以及铝网壳整体提升吊装工艺。

关键词：大型储罐铝合金网壳突出特点组装整体提升

大跨多曲铝合金网壳结构树形支撑体系高空施工关键技术研究

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建筑技术开发 2020年第15期47卷 27-28页

作者：毕政根上海临港松江科技城投资发展有限公司上海201612

上海G60科创云廊(拉斐尔云廊)项目为高空大跨铝合金网壳结构,整体为不规则曲面,下部采用钢结构树状柱作为整体网壳的支撑体系,上部为连续大跨多曲铝合金网壳结构。由于支撑体系形似树状,为空间三维不规则支撑,根部位于80 m高建筑屋顶,... 详细信息

上海G60科创云廊(拉斐尔云廊)项目为高空大跨铝合金网壳结构,整体为不规则曲面,下部采用钢结构树状柱作为整体网壳的支撑体系,上部为连续大跨多曲铝合金网壳结构。由于支撑体系形似树状,为空间三维不规则支撑,根部位于80 m高建筑屋顶,且大部分结构重心均在建筑轮廓外悬空区域,安装难度及定位难度均大,重点介绍复杂三维形态不规则支撑体系在高空悬挑工况下的安装施工关键技术。

关键词：大跨多曲铝合金网壳树形柱支撑体系