etfe气枕的力学分析及其蒙皮效应的研究

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1、硕士学位论文ETFE气枕的力学分析及其蒙皮效应的研究RESEARCHONMECHANICSANALYSISANDDIAPHRAGMEFFECTOFETFECUSHIONS王鹏哈尔滨工业大学2010年6月图书分类号：TU353学校代码：10213U.D.C：624密级：公开工学硕士学位论文ETFE气枕的力学分析及其蒙皮效应的研究硕士研究生:王鹏导师:顾磊副教授申请学位:工学硕士学科:土木工程所在单位:深圳研究生院答辩日期:2010年6月授予学位单位:哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU353U.D.C:624DissertationfortheMasterDegre

2、einEngineeringRESEARCHONMECHANICSANALYSISANDDIAPHRAGMEFFECTOFETFECUSHIONSCandidate:WangPengSupervisor:Prof.GuLeiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:CivilEngineeringAffiliation:ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence:June,2010Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechn

3、ology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要奥运场馆“水立方”的出现，使人们认识了ETFE气枕结构。ETFE气枕作为一种新型的建筑围护结构，有轻质、透光、耐火性好等诸多优点。但是ETFE气枕结构没有现行的技术规范和依据来指导设计。本文以此为背景，对这种新型的气枕结构的力学性能和蒙皮效应进行了分析研究。论文先回顾了充气膜结构的发展，膜材的发展，分析了膜结构三种数值分析方法的优缺点。在气枕结构找形时，提出了两个关键因素，预应力和内压。总结了气枕结构在ANSYS中找形的一般规律，并对正三角形，矩形，正六边形气枕结构进行了初始形态的找形。利用壳体的无矩理论，对圆形和四边形充气膜找形进行

4、了理论推导。接着以矩形气枕结构为例，编制了计算气枕结构体积的MATLAB程序。计算了矩形气枕结构在7种荷载工况下的变形和膜面的应力分布，对此种结构受力的特点有了直观的认识。进行了气枕结构的参数分析研究，得到了膜面应力和矢高、膜厚、矢跨比之间的关系。对实际工程给出了气枕结构合理的膜厚、矢跨比，并对不同跨度的气枕给出了充压建议值。对气枕结构的边缘杆件受力特点进行了分析，得出了初始态和荷载态下边缘杆件的受力特点。对有ETFE气枕结构的钢框架和纯钢框的抗侧刚度、前六阶模态振型进行了计算分析。最后，进行了ETFE气枕模型的找形、充气加压和加载实验。得到了膜面应力和矢高，与模拟的结果进行了

5、对比分析，得到了满意的结果。关键词：气枕；找形；内压；蒙皮效应-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractOlympicvenues"WaterCube"haveenabledpeopletounderstandthestructureofETFEcushions.ETFEcushionstructureasanewtypeofbuildingenvelopestructure,havelightweight,translucent,fire-resistantgood,andmanyotheradvantages,buttheETFEcushionstructured

6、oesnothavethecurrenttechnicalcodetoguidethedesign.InthisPaper,thisnewtypeofcushionstructureofmechanicalpropertiesanddiaphragmeffectswereanalyzed.Paperfirstreviewsthedevelopmentofinflatablemembranestructure,membranematerialsdevelopment,comParativethreekindsofnumericalanalysisofthemembranestru

7、ctureadvantagesanddisadvantages.Intheform-finding,putforwardtwokeyfactors,pre-stressed,andinternalpressure.SummedupthecushionstructureinANSYStoform-findingofthegenerallaws,triangle,rectangular,hexagonalstructureoftheinitialaircushionform-finding.Us