重庆空港体育馆铝合金穹顶结构分析

论文摘要

随着穹顶结构的大量应用,人们对这种结构所采用材料和节点形式的研究也越来越多,在研究过程中发现传统的钢结构穹顶易腐蚀,影响美观和结构稳定,后期维护费用较高。所配套采用的螺栓球或焊接球节点都有某些不足之处,如螺栓球钢网壳存在着节点抗弯曲能力差、结构跨度较小等缺点,而焊接球钢网壳存在着结构施工安装不便等缺点。于是铝合金穹顶结构便应运而生了,这种结构能在很大程度上解决上述传统的钢结构穹顶的缺陷。从上世纪九十年代开始,铝合金穹顶结构在我国的应用开始增多,到目前为止,已修建了十多处此类建筑,但其大部分设计工作都是由国外的铝合金穹顶公司完成,国内对这种新型结构形式的理论研究还不够深入,施工经验也不够充分。总结了铝合金穹顶结构的特点和国内外研究成果,介绍了这种结构所采用的节点形式之一-铝合金圆盘盖板节点（TEMCOR节点）。以重庆空港体育馆工程建设为契机,使用有限元通用软件ANSYS11.0对铝合金穹顶结构使用的圆盘盖板节点进行理论分析,并结合体育馆穹顶模型,讨论了节点刚度对穹顶整体稳定性的具体影响。希望能为这种结构体系在国内的推广做出贡献。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 铝合金穹顶结构的介绍
• 1.1.2 铝合金穹顶结构的优点
• 1.1.3 铝合金圆盘盖板节点的介绍
• 1.1.4 铝合金圆盘盖板节点的优点
• 1.2 铝合金穹顶结构的工程应用
• 1.2.1 铝合金穹顶结构在国外的应用
• 1.2.2 铝合金穹顶结构在国内的应用
• 1.3 铝合金穹顶结构的研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.3.3 国内外研究的不足
• 1.4 节点刚度对网壳稳定性影响的研究现状
• 1.4.1 国外研究现状
• 1.4.2 国内研究现状
• 1.4.3 国内外研究的不足
• 1.5 主要研究内容
• 1.6 本章小结
• 2 有限元通用软件ANSYS 说明
• 2.1 引言
• 2.2 有限元通用软件ANSYS 功能说明
• 3 铝合金圆盘盖板节点分析
• 3.1 引言
• 3.2 重庆空港体育馆铝合金穹顶中节点的介绍
• 3.3 节点的有限元分析
• 3.3.1 基本假定
• 3.3.2 节点有限元分析过程
• 3.3.3 节点有限元应力结果分析及讨论
• 3.3.4 节点有限元位移结果分析及讨论
• 3.4 本章小结
• 4 网壳稳定性
• 4.1 引言
• 4.2 网壳稳定简介
• 4.2.1 稳定概述
• 4.2.2 稳定分类
• 4.3 网壳的非线性分析
• 4.3.1 几何非线性分析的基本方法
• 4.3.2 完全的拉格朗日（T.L）公式
• 4.3.3 修正的拉格朗日（U. L）公式
• 4.4 空间梁－柱单元非线性有限单元法
• 4.4.1 基本假定
• 4.4.2 弹性梁—柱单元在随动局部坐标系中的切线刚度矩阵
• 4.4.3 弹性梁—柱单元在单元局部坐标系中的切线刚度矩阵
• 4.5 网壳结构非线性平衡路线的跟踪方法
• 4.6 网壳结构稳定分析在ANSYS 中的实现
• 4.7 本章小结
• 5 节点刚度对铝合金穹顶稳定的影响
• 5.1 引言
• 5.2 节点刚度对铝合金穹顶稳定影响分析在ANSYS 中的实现
• 5.2.1 ANSYS 单元的选取
• 5.2.2 ANSYS 分析过程
• 5.2.3 算例
• 5.3 分析参数的选取
• 5.3.1 几何外型
• 5.3.2 结构的支承条件
• 5.3.3 初始几何缺陷
• 5.3.4 结构杆件类型
• 5.3.5 结构材料特性
• 5.3.6 节点弯曲刚度
• 5.3.7 节点扭转刚度
• 5.3.8 荷载形式
• 5.3.9 确定极限荷载
• 5.4 节点刚度对铝合金穹顶稳定影响分析
• 5.4.1 节点X 方向（扭转）刚度
• 5.4.2 节点Y 方向（杆件截面强轴）刚度
• 5.4.3 节点Z 方向（杆件截面弱轴）刚度
• 5.5 本章小结
• 6 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录Ⅰ
• 附录Ⅱ