基于高性能蜂窝板的轻型屋盖体系试验研究

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1、ExperimentalstudyonlightweightroofstructuresbasedonhoneycombpanelinhighperformanceADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYTaoJianSupervisedbyAssociateProfessorZhaoCai-qiCollegeofCivilEngineeringSoutheastUniversityMay20121嘲删

2、东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：趋叠日期：也垡：竺堑：婴东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人

3、电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：牲导师签名：么止日期：生壁!堑』摘要基于高性能蜂窝板的轻型屋盖体系试验研究研究生姓名：陶健导师：赵才其副教授东南大学土木工程学院由金属蜂窝薄板经特定方式连接而成的蜂窝板片结构体系，是一种新型空间结构体系，它具有自重轻、刚度大、综合造价低等特点，可广泛应用于各种类型的大跨屋盖结构或大空间楼盖结构。本文针对该类结构设计中必须解决的两个关键问题展开理论和

4、试验研究，即蜂窝夹芯板的弹性参数合理等效问题，以及蜂窝板片之间连接件实际工作状态的有效模拟问题，经过有限元分析和一系列的试验研究，得到了以下主要结论。(1)在研究正六边形蜂窝夹芯弹性参数等效理论与蜂窝板等效理论的基础上，通过若干典型算例分析，结果表明：蜂窝板等效后其自振频率和挠度的理论解与有限元解误差分别在3％和5％左右，其中以“三明治夹芯板理论”的等效误差最小。(2)通过蜂窝板的材性试验以及板条的弯曲和剪切性能试验，发现蜂窝夹芯对蜂窝板抗拉强度的影响很小，而对蜂窝板抗弯刚度的影响很大，由于理论模型忽略了夹芯抗弯刚度的贡献，其计算值

5、明显小于试验实测值。通过单块蜂窝夹层板的抗弯承载力性能试验，并依据“三明治夹芯板理论”与“蜂窝板理论”对蜂窝夹层板进行有限元分析和理论计算，两者挠度值与理论值相比，在弹性工作阶段的误差仅为5％左右。(3)蜂窝板片结构两个足尺模型的极限承载力试验研究与有限元分析结果表明，该类结构具有很高的强度和刚度，在4“5倍的设计荷载作用下，结构仍处于弹性工作阶段，且跨中挠度满足冈6度要求。其破坏形态分别表现为连接件的剪切破坏和受压蜂窝薄板的面内屈曲失效。有限元分析与试验实测结果的偏差在10％左右，表明所建立的有限元等效模型是合理可靠的，从而为今后

6、该类结构的数值模拟分析提供了参考依据。(4)尽管矩形蜂窝夹层板的屈曲特征值可以通过解析解求得，但在蜂窝板屈曲荷载作用下，其金属面板往往早于强度屈服。矩形蜂窝夹层板屈曲理论仅考虑蜂窝板的整板工作性能，不符合结构的实际工作状况的。通过考虑蜂窝夹芯的材料性能，并以Gibson给出的蜂窝坍塌应力上限值控制蜂窝板的面内屈曲，得到了较为合理的蜂窝板面内屈曲特征值分析方法。(5)通过对蜂窝板片结构试件在不同连接件数值模拟方法下的受力性能分析，发东南大学硕士学位论文现有限元耦合方法能较好地模拟连接件的实际工作状态，对该类结构的工程设计具有一定的参考

7、价值。关键词：高性能蜂窝板试验研究蜂窝板片结构等效弹性参数摘要Experimentalstudyonlightweightroofstructuresbased0n90nevcomboanelInn12noertormance’■’●■^GraduateStudent：TaojlanSupervisor：AssociateProfessorZhaoCai-qiCollegeofCivilEngineering，SoutheastUniversityAbstractHoneycombsheet-spacestructuresystem

8、ismadeofmetalhoneycombpanelinthespecificconnectionway．Thes觚cture，whichhasmaximumstiffnessforthelightestpossibleweight