铝合金网壳结构盘式节点受力性能试验

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.

铝合金网壳结构盘式节点整体刚度与变形性能的参数分析

针对目前关于铝合金盘式节点的几何参数影响因素研究较少的现状,参照试验试件PS1并结合通用有限元软件ABAQUS建立几何参数模型,分析几何参数对盘式节点整体刚度与变形性能的影响。结果表明:当铝合金盘式节点的节点盘厚度增加时,节点的抗弯承载力有所提高,但提高幅度较小,整体初始刚度的变化不明显;截面高度增加时,节点抗弯承载力及整体初始刚度近似呈线性提高,提高较为明显;箱型腹板厚度增加时,节点抗弯承载力及箱型杆件在节点处的初始刚度有所提高,工型杆件在节点处的初始刚度降低幅度较小;工型腹板厚度增加时,节点抗弯承载力及工型杆件在节点处的初始刚度有提高的趋势,箱型杆件在节点处的初始刚度基本呈线性降低;箱型翼缘厚度增加时,节点的抗弯承载力及箱型杆件在节点处的初始刚度提高较为明显,但对工型杆件在节点处的初始刚度影响较小;工型翼缘厚度增加时,节点的抗弯承载力及箱型杆件在节点处的初始刚度提高幅度有所增加,工型杆件在节点处的初始刚度近似呈线性提高。

铝合金网壳施工关键技术研究

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。

大跨度单层铝合金网壳结构安装技术

成都中国现代五项赛事中心游泳击剑馆采用了大跨度单层铝合金网壳结构体系。结合该屋盖结构的施工实际,通过分析、讨论和总结,形成了单层铝合金网壳结构的安装施工技术,可供类似结构施工参考。

支座沉降对单层球面铝合金网壳结构性能的影响

对于大跨度空间结构,支座沉降对结构的内力、变形及稳定性的影响不可忽视。以新疆铁路局烟墩物流园内单层球面铝合金网壳为研究对象,采用结构分析软件SAP 2000及大型通用有限元分析软件ANSYS对结构进行计算,研究支座沉降对网壳静力性能及稳定性的影响。结果表明:支座沉降对单层球面网壳的静力性能及稳定性的影响较大,支座沉降的发生导致结构原有的变形分布及薄弱位置出现了明显的变化,随着支座沉降量的增大,结构的最大变形及内力随之增大,而极限承载力明显减小,较大的支座沉降可能会导致局部杆件损坏或者结构失稳的情况发生。

G60科创云廊单层铝合金网壳结构设计关键问题分析

介绍了G60科创云廊大跨自由曲面单层铝合金网壳结构设计中的几个关键问题,包括结构方案的确定过程、自由曲面单层网格结构的形态构建方法、网格的布置和优化、超长外露结构的温度应力,以及无覆盖网格结构风荷载的确定、盘式节点抗剪加强和刚度的考虑、网壳的整体稳定及树状柱的极限承载力分析等。结果表明,所采用的形态构建方法合理有效,能够得到受力高效且符合建筑对外形期望的理想形态;构件网格的布置符合力流走向且兼顾了透风率和构件长细比的需求;温度效应的不利影响通过取消长方向冗余构件、合理布置相对低膨胀系数的钢构件得到明显缓解;可采用实体风洞测力与数值风洞测压相结合的方式确定镂空网格结构的风荷载;增设一字或十字腹板连接板的方式可以有效加强传统盘式节点的抗剪承载力。

新型模块化单层铝合金网壳节点的试验研究

为克服铝合金板式节点在节点域内腹板不连续的缺陷,进一步提高铝合金网壳节点的高空定位安装效率,提出了一种新型模块化节点。运用数控机床精加工制作了4组节点试件用于开展承载力试验,总结了该新型模块化节点的受力特征、破坏机理、刚度变化规律以及屈曲后延性特征。结果表明,所提出的新型模块化节点在承载力和延性方面均优于传统板式节点,新型模块化节点的屈服弯矩与板式节点的屈服弯矩相比提高了17.23%,其初始刚度仅为板式节点初始刚度的26.93%~64.60%,表明新型模块化节点具有较高的变形能力,可避免节点发生脆性破坏。新型模块化节点为铝合金单层网壳提供了一种结构合理、施工方便的节点形式。

大跨度铝合金网壳节点半刚性对承载性能的影响

考虑几何非线性并采用理想弹塑性本构模型,针对凯威特型网格布置的单层球面铝合金网壳,分析了强轴方向节点刚度不同时网壳结构的非线性稳定性能。铝合金牌号为工程常用的6061-T6,截面形式为工程常用的H形挤压型材。假设弱轴方向节点理想刚接,定义强轴方向节点刚度与杆件线刚度的比值为节点相对刚度并连续变化节点相对刚度,当网壳杆件最大长细比、跨度、矢跨比等参数分别取不同值时,考察铝合金网壳非线性稳定承载力相对于强轴方向节点理想刚接时的下降程度,并总结相关规律。

新型模块化单层铝合金网壳节点的弹塑性分析

以新型模块化单层铝合金网壳节点的受力性能的试验实测数据为基础,探究该类新型模块化单层铝合金网壳节点的中心区加强环、模块化单元的底板厚度、中心区加强环的侧板厚度对节点抗弯承载力的影响规律。运用ABAQUS软件对三种不同构造的新型模块化单层铝合金网壳节点进行了非线性有限元分析,对新型模块化单层铝合金网壳节点与传统板式节点的受力性能进行对比分析。结果表明:与传统板式节点相比,新型模块化单层铝合金网壳节点的平面外抗弯承载力增幅可达20%,中心区加强环的设置有效提高了新型模块化单层铝合金网壳节点的抗弯承载力,并使节点在屈曲后避免发生脆性破坏。

储罐的铝合金网壳拱顶的施工方法

介绍储罐铝合金拱顶的施工方法以及注意事项,为施工提供指导。

液压整体提升及下降技术在高空大跨度铝合金网壳施工中的应用

为保证跨度大、支撑少的高空铝合金网壳结构的顺利安装,先在地面构建一层措施钢平台以及与网壳相适应的高低不一的格构柱支撑系统,再通过液压整体提升技术将措施钢平台提升至预设高度进行铝合金网壳的安装以及卸载工作,然后通过液压整体下降技术将措施钢平台下降至地面进行拆除。该技术有效地解决了高空大跨度铝合金网壳施工难、风险高的问题,保证了对铝合金结构安装精度及施工应力的控制,同时也降低了措施钢平台高空装拆的风险。

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

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。

大型储罐铝合金网壳拱顶施工工艺

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。

铝合金网壳在储煤场封闭结构中的应用

现阶段,储煤场主要采用钢结构网壳结构,由于煤炭中含有硫等腐蚀性成分,造成钢结构的腐蚀,影响钢结构的使用寿命,需要定期防腐维护,并增加了日常维护成本。铝合金结构应用广泛,具有诸多优点,非常适于储煤场封闭结构使用。采用铝合金网壳结构,可以有效解决钢结构腐蚀存在的问题,延长网壳使用寿命,降低维护成本。

铝合金甲虫板-杆组合网壳结构的抗震性能分析

为了提高传统铝合金单层网壳的力学性能,本文提出了一种甲虫板与铝合金单层网壳可靠连接的新型铝合金甲虫板-杆组合网壳结构。基于三明治夹芯板理论和等效板理论建立了甲虫板的等效模型,并通过有限元模型进行了验证。使用Abaqus软件建立了甲虫板-杆组合网壳、蜂窝板-杆组合网壳和无板单层网壳的有限元分析模型,并分析了三种网壳的抗震性能。结果表明:等效板模型的误差在5%左右,而三明治夹芯板模型的误差过大。在三种网壳的动力性能对比分析中,甲虫板-杆组合网壳的自振频率最大,前5阶振型最好。在地震力的作用下,甲虫板-杆组合网壳的位移时程曲线中的最大位移最小,甲虫板-杆组合网壳的抗震性能优于其余两种网壳,且两种组合网壳的抗震性能优于无板单层网壳。

北京新机场装配式单层铝合金网壳结构整体稳定性能研究

以北京新机场装配式单层铝合金网壳结构作为研究对象,建立了其装配式节点--板式节点及考虑节点性能的单层铝合金网壳的有限元模型,分析了板式节点的力学性能及节点性能对单层铝合金网壳稳定性能的影响。研究表明:板式节点刚度良好,破坏表现为不锈钢拉铆钉剪切破坏、连接板拉剪破坏和杆件在螺栓孔处承压破坏;北京新机场装配式单层铝合金网壳结构的整体稳定性能良好,承载力约为刚接网壳结构的90%,满足JGJ 7-2010《空间网格结构技术规程》的要求;由于铝合金材料无明显的屈服台阶,弹性模量较小,考虑几何非线性和材料非线性的稳定承载力比仅考虑几何非线性的稳定承载力降低约30%,结构发生弹塑性失稳,结构失稳形态表现为网壳结构在靠近长轴右端出现凹陷。

铝合金板式节点网壳阻尼特性试验研究

为研究铝合金板式节点网壳结构阻尼特性,填补现行设计规范对铝合金结构阻尼比取值的空白,对一铝合金板式节点网壳的阻尼比进行了实测。采用锤击法对结构施加动力激励,由拾振器记录结构各点的加速度响应。通过FFT变换得出节点加速度响应频谱,采用半功率带宽法估算结构阻尼比。通过改变锤击力度、拾振器位置、敲击点位置,设计了57种工况,并测出一系列阻尼值;对所得数据进行统计分析,得出铝合金板式节点网壳阻尼比平均值,并建议此类结构阻尼比取为3.3%。运用该阻尼参数建立有限元模型,分析结构动力响应,结果表明:节点加速度响应实测曲线与有限元模型计算得到的响应曲线的峰值、周期和振动衰减规律均吻合较好,证明所测得阻尼值可为铝合金板式节点网壳的动力分析与工程设计提供依据。

铝合金网壳结构中新型铸铝节点承载力设计方法研究

铝合金网壳结构近年来得到了广泛的应用,传统的节点形式难以满足铝合金结构的发展.新型铸铝节点的研究表明,其在构造和受力方面都满足结构的要求,但其承载力的设计公式还未给出.本文利用经过试验验证的可靠的有限元模型进行弹性有限元分析,研究铸铝节点在不同受力状态下的应力分布,并与由材料力学方法得到的结果进行比较,给出了铸铝节点的应力集中系数和简化的承载力设计公式.与试验研究、有限元分析结果的比较表明,简化计算公式具有良好的适用性,而且考虑到铸铝节点的脆性破坏形式而预留了一定的安全储备,能够为铸铝节点的合理设计提供依据.

铝合金网壳箱形-工字形杆件盘式节点受力性能试验研究

为研究铝合金网壳箱形、工字形截面杆件盘式连接节点(又称TEMCOR节点、板式节点)的受力性能,对南京牛首山佛顶宫工程典型铝合金盘式节点足尺试件进行了静力加载试验,采用通用有限元程序ABAQUS对加载过程进行全过程数值模拟。在进行静力加载试验时,铝合金杆件端部采用铰接,在节点盘中心区域设置加载板进行竖向加载。研究结果表明:在节点盘中心竖向荷载作用下试件发生脆性破坏。对向两杆为箱形截面(试件JD1)时,箱形截面杆件下翼缘发生断裂,上下节点盘屈曲,且与断面相邻的螺栓被拉断;对向杆件为工字形截面(试件JD2)时,下节点盘发生块状撕裂,破坏时铝合金型材及螺栓均无屈曲和破坏。在极限荷载作用下,试件JD1杆件腹板及节点盘仍处于弹性工作状态,箱形截面中性轴位于截面中间;试件JD2铝合金型材处于弹性工作状态,工字形截面中性轴位于截面强轴以下1/6腹板高度处,下节点盘在α=60°及α=180°方向应力较大,接近屈服强度。试件JD1的极限荷载和初始刚度均约为试件JD2的1.5倍。根据对称性建立的节点试件数值模型分析所得的局部应力、荷载-位移曲线及弯矩-转角曲线与试验结果吻合较好,可以用于此类节点的数值模拟。

大跨度铝合金网壳结构风振系数研究

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.