单层网壳采光顶结构形态学及网格划分优化研究

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1、硕±学佐论文单层网壳采光顶结构形态学及网格划分优化研究ＲＥＡＳＥＲＣＨＯＮＴＨＥＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬＭＯＲＰＨＯＬＯＧＹＡＮＤＵＡＤＲＡＮＧＬＥＭＥＳＨＯＦＱＳＩＮＧＬＥ－ＬＡＹＥＲＬＡＴＴＩＣＥＳＨＥＬＬ研宛生：冯白雜导师：钱基宏研究员学科口类：工学专业：结构工程中国建筑科学研究院二〇—五年六月原创性声明原创巧声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或

2、撰写过的作品成果，也不包含为获得中国建筑科学研巧院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本论文的研巧做出重要贡献的个人和集体一，均己在文中Ｗ明确方式标明。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：指导教师签名：１心＜？５年Ａ月、曰ｗ年６月ｎ曰ｔ：）版权使用授权书本人完全了解中国建筑科学院研究生院关于收集、保存和使用学位论文的规定，即：院方有权保存送交学位论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；院方可＾公布论文的全部

3、或部分内容，可１＾／？采用影印、缩巧或扫描等复制手段保存学位论文，并提供目录检索与校内阅览服务；学位论文作者签名俗指导教师签名：年Ａ月日令＞年月日１〔６１中文摘要中文搞要巧要Ｓ空间结构其良好的空间Ｈ维受为将性，在大型集会场所、体育馆、飞机库、会展中也、游泳池、工业厂房等建筑中得到广泛应用。近年来随着计算机技术的发展，空间结构在形体研巧上有了新的进展，使得结构形体与合理受力能完一。美结合单层网壳采光顶结构作为种沿曲面建立的空间结构，能！＾较小的表面积覆盖较大的空间，其优美的造型和合理的受力受到建筑师和结

4、构师的青睐。对照国际的设计建造水平，结构形式严重地影响着中国空间结构向前发展。具体的体现是很多的网壳类的结构为了结构保险，对概念设计与结构形态很少研一。究，设汁缺乏创意，结构形式单结构工程师往往是被动地去满足建筑师所提出的建筑造型一，而不是在设计开始就主动地参与确定形式，也就容易造成结构。的不合理的问题，同时造成了工程的浪费与艺术价值的降低本文试图从结构工程师的角度寻找具有较高承载为和建筑美学价值的网壳形＂＂＂＂一体，并期望达到两者的和谐统，找到轻质、透明的采光顶结构形式。本论文主要研巧单层网壳结构形态学和四边形网格划

5、分问题，主要王作有：＂＂（１）计对径质优化目标，试图找到更加合理的单层网壳受为形式，１＾；１凯威特型球面网壳为例，对比了非线性有限元法和力密度法两种方法的找形效果，并将两种方法的找形球壳与传统球壳进行比较，对网壳结构的为学性能，特别是稳定性能进行对比分析一个复杂的采光顶网壳工程进行了形态学优化分。进而对析。＂＂（２）针对透明优化目标，研巧分析了四边形网格网壳的网格划分实现方法和力学性能优化方法。相比常见的Ｈ角形网格，四进形网格单层网壳采光顶结构视觉上更加明亮通透，能够满足采光顶建筑对人与自然么间建立更加和谐亲近关系

6、的要求。本文分别采用表面平移法和改进的作图法来创建球面网壳，得到四点共面的四边形网格划分，并对比两者的形态和力学性能；同时考虑到四边形网格抗剪能力较三角形网格弱，采取了配置预应力索的改进方法对所创建的网壳进行优化。一（３）基于上述研究分析，本文对个四边支撑双向网格单层网壳的实际工程进行了结构形式研究和方案设计。对应用表面平移法得到的四边形网格采光顶进行了为学性能分析。（４）对国内外采光顶结构常用的节点形式及其优缺点进行了总结概括，然后一一Ｗ焊接空尼、网壳结构中常用的节点形式为例球节点这，提出了种等效刚臂换２中文

7、摘要、算方法考虑焊接空也球节点卵度，讨论了设计中焊接空屯球节点刚度对网壳整体结构刚度及稳定性的影响。同时，研究了考虑有限元软件计算中梁单元的计算精度对计算结果的影响。对焊接空也球节点单层网壳结构设计工作中考虑焊接空也球节点等效刚臂作用的意义提出了建议。关键词：单层网壳；结构形态；网格划分；稳定承载力；焊接球节点。３ＡＢＳＴＲＡＣＴＡＢＳＴＲＡＣＴＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｓｐａｔｉａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｌａｒｇｅｍａｒｋｅｔｐｌａｃｅ，ｇｙｍｎａｓｉｕｍ，ｈａｎｇａ

8、ｒ，ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎｃｅｎｔｅｒｎａｔａｔｏｒｉｕｍａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｂｕｉｌｄｉｎ