江汉大学论坛上海科技馆单层网壳结构节点受力分析

dome

structure

finite

ele ment

analysis

上海科技馆建筑中部为一 巨型椭球体单层网壳

结构

。

该网壳结构由美国

MC

OR

公司设计

、< /p>

制

作

,

长轴尺寸为

67m

,

短轴尺寸为

51m< /p>

,

高

41

1

6m

。

杆

件采用铝钛合金工字形截面

。典型节点如图

1

所

示

。

节点共有

6

根工字形截面杆件

、

上下两块铝合

金节点板

,

通过紧固螺栓与杆件连接

。各工字形截

面杆件形心与 主轴不在同一平面内

,

互成角度

。与

,

这种节点具有结构简单轻巧

、

节约材料

、

不需要焊接

、

施工方便

、

形式美观等优点

。

< br>寻其破坏机理

。

1

基本 假定

(

1

)

螺 栓一端与节点板固定

,

另一端与杆件固

定

,

且不考虑螺纹的影响

;

2

)

弹性分析

;

(

3

)

不考虑杆件的扭矩及节点平面内弯矩的影

响

;

(

4

)

加载时边界条 件的性质保持不变

。

2

分析模 型的建立

(

1

)

杆件

:

根据工字型截面杆件

、

连接螺栓以及

与连接板的空间位置

、

尺寸关系建立局部坐 标系

,

在

局部坐标系中

,

先建一工字形截面与一杆件平行的

直线

,

将截面沿着直线延伸一定的距离

,

即可完成杆

件的建模

。

(

2

)

节点板

:

因为节点板并非平面薄板

,

而是略

< br>图

1

网壳节点示意

　< /p>

mm

节点在网壳结构中具有特殊的作用 和重要性

,

因为每个节点上连接杆件很多

,

各杆件处于空间位

置是多方位的

,

通过节点传递三维力流也很复杂

,

节< /p>

点设计的好坏

,

无疑是网壳结构成败的关 键之一

。

本文对节点的三维受力运用

ANSY< /p>

S

软件进行有限

元分析

,

目的在于了解整个节点的受力情况

,

进 而探

Industrial

C

onstruction< /p>

2001

,V

ol

1

31

,N

o

1

10

,

故建模较为复杂

。

就整个网壳而言

,

其外表

面为 椭球面

,

节点板应该是椭球壳的一部分

。本文< /p>

近似将节点板作为球壳的一部分

,

首先建 一个球面

,

球半径取椭球长轴半径和短轴半径的平均值

。

然后

根据节点板的尺寸

,

在球面上选定一短线段

,

将此线

第一作者

:

赵金城

男

1965

年

4