泰姆科節(jié)點試驗研究及鋁合金單層網(wǎng)殼結構性能分析.pdf

1、鋁合金因其質輕、耐腐蝕及良好的加工性能，使其在建筑結構的舞臺上日漸受到廣大學者和設計人員的認可，也發(fā)揮越來越重要的作用。其輕質高強的特點使得其在空間結構領域有巨大的發(fā)展空間，對于各類環(huán)境的適應性和優(yōu)良的使用壽命越發(fā)受到人們的重視。目前，世界上應用較多的鋁合金單層網(wǎng)殼結構節(jié)點體系為泰姆科節(jié)點體系，其是通過虎克螺栓將上下連接板與桿件的翼緣相連。
　　現(xiàn)有針對泰姆科節(jié)點力學性能的系統(tǒng)研究較少，而節(jié)點性能又直接影響著整體鋁合金單層網(wǎng)殼結構

2、的性能，對整體結構的受力和變形發(fā)揮至關重要的作用。因此本文圍繞泰姆科節(jié)點的性能，采用數(shù)值模擬與試驗研究兩者相結合的手段，開展了較為系統(tǒng)的分析研究，得到了一些對實際工程有借鑒作用的成果，為泰姆科節(jié)點體系的鋁合金單層網(wǎng)殼結構未來的推廣奠定一些基礎。
　　針對實際工程中使用的泰姆科節(jié)點開展了平面外足尺承載力性能試驗，得到了節(jié)點的破壞形式和在彎矩作用下的轉動性能以及節(jié)點的極限承載力。結合有限元精細化模擬的方法，建立泰姆科節(jié)點的有限元模型，

3、與實際試驗結果比照，證明有限元模擬的有效性和可行性。通過建立不同的有限元模型分析，得到了不同桿件截面尺寸的泰姆科節(jié)點的極限承載力。并且總結現(xiàn)有的試驗數(shù)據(jù)，推導泰姆科節(jié)點在考慮腹板局部屈曲和腹板局部屈曲受到限制兩種情況下的極限承載力公式。
　　在網(wǎng)殼結構實際使用過程中，會受到例如風荷載等往復荷載的作用，而目前尚未有針對空間網(wǎng)殼結構節(jié)點滯回性能的試驗，基于此本文對足尺的泰姆科節(jié)點開展了擬靜力滯回性能試驗，得到泰姆科節(jié)點在往復荷載作用下

4、的破壞形式和耗能能力，并且建立泰姆科節(jié)點在平面外往復荷載作用的有限元模型，與試驗結果進行對比。
　　基于現(xiàn)有的“半剛性”節(jié)點模擬方法，以實際鋁合金單層網(wǎng)殼結構為依托。建立考慮泰姆科節(jié)點實際轉動性能的鋁合金單層網(wǎng)殼結構整體模型和假定節(jié)點為剛接情況下的網(wǎng)殼結構模型，對比兩種節(jié)點剛度情況下網(wǎng)殼結構在靜力荷載作用、支座出現(xiàn)沉降情況以及穩(wěn)定性能等方面的差異。鑒于鋁合金單層網(wǎng)殼結構自重較輕，對風荷載比較敏感，對其在不同節(jié)點剛度下的單層網(wǎng)殼模型