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玻璃幕墙索网次结构与主结构共同工作性能研究

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第一章绪论

1.1引言

1.2课题研究背景

1.3“幕墙次结构—主体结构”共同工作研究现状

1.4接触问题研究现状

1.5本文主要工作

第二章结构有限元概述

2.1结构的离散

2.1.1空间杆单元线性刚度矩阵

2.1.2空间梁单元线性刚度矩阵

2.2几何非线性概述

2.2.1总体拉格朗日列式法(T.L法)

2.2.2修正的拉格朗日列式法

2.3接触问题概述

2.3.1接触问题的表面非线性

2.3.2接触问题的有限单元法原理

2.3.3接触问题的求解过程

2.3.4接触界面的定解条件和校核条件

第三章“索网次结构—钢管相贯桁架平面主钢结构”共同工作分析

3.1结构计算模型与分析方法

3.2顶桁架内力比较

3.2.1恒+活作用下项桁架弦杆内力

3.2.2水平风荷载作用下顶桁架弦杆内力

3.3竖桁架内力比较

3.3.1恒+活作用下竖桁架弦杆内力

3.3.2水平风荷载作用下竖桁架弦杆内力

3.3.3竖桁架腹杆内力

3.4水平桁架内力比较

3.4.1恒+活作用下水平桁架弦杆内力

3.4.2水平风荷载作用下水平桁架弦杆内力

3.4.3水平桁架腹杆内力

3.5预应力拉索内力比较

3.6桁架位移比较

3.7索网对结构整体稳定的影响

3.8本章小结

第四章节点有限元模型分析

4.1面—面接触模型

4.1.1转换节点小圆弧索模型建立

4.1.2转换节点小圆弧索模型计算及结果分析

4.1.3转换节点大圆弧索模型建立

4.1.4转换节点大圆弧索模型计算及结果分析

4.2点—面接触模型

4.2.1点—面接触简化模型建立

4.2.2转换节点点—面接触简化模型计算及结果分析

4.2.3点—面接触完整模型建立

4.2.4转换节点点—面接触完整模型计算及结果分析

4.3本章小结

第五章索转换节点试验及理论分析

5.1试验方法及结果

5.2试验结果分析

5.3本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

作者简历

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摘要

索驳玻璃幕墙越来越多地被用作建筑的外墙围护,但我国幕墙次结构设计和建筑主体结构设计由不同的单位完成,这种各自独立设计的体制和方法,造成无人为两者的相互影响负责。 本文通过对索网次结构与主结构共同工作的研究表明:索网次结构使主钢结构中项桁架弦杆的弯矩、竖桁架弦杆以及水平桁架弦杆的压力增大;同时索网次结构对主体钢结构各桁架腹杆的内力以及结构整体位移影响很小。而考虑索网次结构时钢结构整体稳定承载力比不考虑索网次结构时明显提高。 本文还对索网次结构中受力索转换节点在Ansys中做了非线性摩擦接触分析,研究结果表明:Ansys中的面-面接触模型无法正确模拟索的柔性,只有点一面接触模型能合理的模拟索与滑轮的接触;预应力摩擦损失率计算结果与库伦理论计算结果吻合较好。

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