钢筋混凝土空腹夹层网状筒拱和筒壳结构的研究与应用

论文摘要

空腹楼盖结构结构是一种由杆单元、梁柱单元及板壳单元集成的空间三维结构体系,随着现代经济建设及科技、文化事业的迅速发展,在工业与民用建筑及公共建筑领域里,需要建设越来越多。在现行计算手段日新月异的今天,对结构的受力分析已经不是问题,体系的创新是一个重要的发展方向。本文主要对钢筋混凝土空腹夹层网状筒壳和筒拱这一新型的结构进行静力分析。主要工作:有限元分析、单榀拱架受力性能分析、整体模型的静力特性分析、简化计算方法等方的研究。钢筋混凝土空腹夹层拱状和筒状网壳结构是国内具有自主知识产权的一种新型结构形式。与钢结构网壳比较,从耐火性、耐久性、重型屋盖(抗风)、刚度和施工(装配式施工以解决壳体结构的模板消耗问题)角度出发论述了本课题提出的意义。空腹筒状和拱状钢筋混凝土空腹夹层网壳结构由梁单元、板单元和块体单元组成。三维受力、整体性好。本新型结构主要采用简化计算方法,利用现行建筑结构分析软件进行钢筋混凝土空腹夹层网壳结构设计。利用现行软件(TAT)进行计算时,一般可采用的实用分析方法:利用抗弯刚度等效原理,将空腹拱圈等效为实心矩形截面拱圈(拱圈高度600mm,宽度由等效惯性矩折算得出)。并偏于安全、不考虑上肋面板参加工作。这种空腹屋盖结构分析简单,计算合理,屋盖结构的承载力大,安全储备高。本课题成功运用于工程实践,国家电力公司贵阳勘测设计研究院健身中心工程。对这一新结构进行现场试验综合评估筒拱结构的设计和施工质量的可靠度。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 第1章 绪论
• 1.1 空腹楼盖结构的研究现状及力学特点简述
• 1.1.1 空腹楼盖的研究现状与应用
• 1.1.2 空腹楼盖结构的内力分布特点
• 1.2 壳体结构和网壳的发展简述
• 1.2.1 壳体结构的发展简述及其研究现状
• 1.2.2 壳体结构的内力分布特点
• 1.3 网壳结构的发展简述及其研究现状
• 1.4 课题的提出及主要特点
• 1.4.1 课题的提出
• 1.4.2 本课题的特点
• 1.4.3 本文的主要工作
• 第2章 筒状和拱状钢筋混凝土空腹夹层网壳的有限元分析
• 2.1 概述
• 2.2 单元分析
• 2.2.1 空间梁单元
• 2.2.2 板壳单元
• 2.2.3 块体单元
• 2.2.4 单元坐标位置的变换
• 2.3 总刚方程的建立
• 2.3.1 总刚度矩阵集成和总刚度方程求解
• 2.4 有限元程序的编制及分析流程
• 第3章 拱架的静力特性分析
• 3.1 双层拱架的静力性能分析
• 3.1.1 矢跨比对静力性能的影响
• 3.1.2 网格数对静力性能的影响
• 3.1.3 上、下弦截面变化对静力性能的影响
• 3.1.4 剪力键截面变化对静力性能的影响
• 3.2 拱架与拱的静力性能对比
• 3.3 拱架的简化分析方法
• 3.4 本章总结
• 第4章 筒状和拱状钢筋混凝土空腹夹层网壳的静力特性分析
• 4.1 概述
• 4.2 双层筒状钢筋混凝土空腹夹层网壳的静力特性
• 4.2.1 矢跨比对静力性能的影响
• 4.2.2 网格数对静力性能的影响
• 4.2.3 上、下弦截面变化对静力性能的影响
• 4.2.4 边缘构件刚度对静力性能的影响
• 4.2.5 表层壳板对静力性能的影响
• 4.3 拱状钢筋混凝土空腹夹层网壳的静力特性
• 4.3.1 矢跨比的影响对拱状钢筋混凝土空腹网壳的静力特性的影响
• 4.3.2 网格数对静力性能的影响
• 4.3.3 上、下弦截面变化对静力性能的影响
• 4.3.4 边缘构件刚度对静力性能的影响
• 4.3.5 表层壳板对静力性能的影响
• 4.4 本章总结
• 第5章 筒状和拱状钢筋混凝土空腹夹层网壳的简化计算方法及其应用
• 5.1 概述
• 5.2 简化计算方法
• 5.3 工程应用
• 5.3.1 工程概况
• 5.3.2 结构造型
• 5.3.3 结构的构造要求
• 5.3.4 结构分析方法与配筋
• 5.3.5 施工方法
• 5.3.6 建筑装饰建议
• 5.3.7 本章总结
• 第6章 结论及本课题前景展望
• 6.1 结论
• 6.2 相同跨度（22.5×37.5m）空腹夹层拱与实腹曲梁网状筒拱的对比分析
• 6.3 前景展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录一:攻读硕士学位期间发表的部分论文