装配式单层柱面网壳力学性能与关键技术研究

基本信息
批准号:51578019
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:李雄彦
学科分类:
依托单位:北京工业大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:周观根,严永忠,孙国军,刘人杰,耿岩,李思遥,韩卓林,李鑫,姚琛
关键词:
装配技术单层柱面网壳力学性能套筒节点空间结构
结项摘要

Based on the threaded-sleeve connection (TSC) put forward by author’s research group, the project intends to utilize TSC into space grid structures, and develop a deconstructed single-layer cylindrical reticulated shell which shares characteristics such as convenient erection, removable, reusable and recyclable. The mechanical performance and key assembly technology of the shell will mainly be studied and discussed. The research mainly involves three aspects, i.e. (1) Determine the bending performance and failure modes of TSC. Simulation and experiment will be carried out to learn the mechanical performance of TSC, and then the bending capacity and stiffness calculation method will be proposed. (2) According to semi-rigidity character of TSC, the analytical model of deconstructed single-layer cylindrical reticulated shell considering geometric and material nonlinearity will be developed, and the influence of assembly error and connection gap related to the ultimate bearing capacity and stability of the shell will be discussed. Meanwhile, the reasonability of theoretical method will be verified by experimental testing. Finally, the analysis and design methods for deconstructed single-layer cylindrical reticulated shell will be established. (3) To solve the assembly error during construction, a new type of connection is designed, and the connection is not only adjustable along the axial of the pipe but also can rotate around the center of the connection. Based on the analysis of assembly error and initial defect, this research aims to set up the technical scheme and control criteria for deconstructed single-layer cylindrical reticulated shell. Depending on the theoretical analysis and experimental research, the project expect to develop a design and assembly technology standards for deconstructed single-layer cylindrical reticulated shell, then it will be possible for industrialization and assembly of the spatial structures.

项目将课题组提出的套筒节点应用于网壳结构,开发出安装方便、易拆卸和可循环使用的装配式单层柱面网壳,并研究其力学性能和装配关键技术,主要研究内容如下:①通过数值模拟和模型试验,确定套筒节点在纯弯、弯矩-剪力作用等状态下的节点力学性能和破坏特征,建立套筒节点的抗弯承载力和刚度力学计算模型;②针对套筒节点的半刚性特征,提出考虑几何与材料双非线性的装配式单层柱面网壳结构建模方法,重点研究装配误差、节点间隙这两个特殊因素对结构极限承载力和稳定性的影响,并通过模型试验验证理论分析方法的合理性,建立结构的承载力和稳定性分析与设计方法;③开发出沿杆件轴向长度可调节、绕节点中心可局部转动的装配误差调节节点,从构造上解决装配误差问题,同时通过装配误差初始缺陷分析,提出装配误差调节技术方案和控制准则。基于理论分析与试验研究,本项目拟开发出装配式单层柱面网壳的设计和装配技术准则,实现建筑结构产品化和装配化的目标。

项目摘要

为实现安装便捷、可拆卸、重复利用的装配式空间网格结构产品,项目针对中小跨度结构提出了一种新型的装配化节点——套筒节点。根据新型装配化节点的特点,并基于装配式空间网格结构体系的概念,围绕空心球套筒节点力学性能、空心球套筒节点单层柱面网壳静力性能及稳定性、空心球套筒节点单层球面网壳静力性能及稳定性、实心球套筒节点(可调误差套筒节点)力学性能、实心球套筒节点单层柱面网壳静力性能及稳定性、半刚性网壳结构静力性能及稳定性的分析方法等方面开展相关研究。通过理论分析、数值模拟与试验研究,项目组系统掌握半刚性套筒节点的力学性能;其次研究了套筒节点单层网壳结构的力学性能,为建立合理的分析与设计方法提供科学依据;最后基于节点刚度缺陷作为网壳初始缺陷,提出一种网壳静力性能及稳定性分析方法——刚度缺陷法。项目所提出新型节点为半刚性节点,具有可工厂预制、反复拆卸、施工方便、具有较高的轴向承载力和一定的抗弯刚度等优点,在一定程度上能够推动该类节点在工程中的应用。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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