温室类公共建筑结构体系选择及节点试验研究

【摘要】：温室建筑由于其造价低廉、造型新颖等优点越来越多的应用于生态餐厅、生态商业、生态住宅等公共建筑。温室类公共建筑有别于生产型、园艺型温室,其在通风采光等方面有很大的放松的同时,对结构的安全性提出了更高的要求。而公共建筑往往还要求更大的空间,采用传统温室的排架结构体系以平面传力为主导的缺点便体现出来。因此,有必要采用空间结构来改进温室建筑结构体系。Venlo型温室是世界上硬质覆盖材料温室中使用量最大的结构形式,在中国也已经成为玻璃温室和PC板温室的首选结构。本文利用PKPM设计了一两跨12开间(16m x 48m)的标准Venlo式温室(PC板覆盖),经过验算与优化得出构件截面,在此基本结构的基础上,用有限元软件建立了简化的Venlo式温室结构、网格式折板结构和倒三角形以及正三角形空间桁架结构四种模型,并通过对比四者在竖向荷载下的受力变形性能,得出结论:(1)采用空间结构可实现更大跨度。(2)网格式折板结构的内力分布均匀;(3)空间桁架体系在用钢量接近Venlo式结构的同时,其空间传力和空间整体性更好;(4)正三角形空间桁架体系在用钢量接近倒三角形空间桁架体系时,其抗扭性、应对不均匀荷载的性能更好。设计了两榀正三角形空间桁架,其中一榀带有一种新型的插接型节点,对该两榀空间桁架进行了静力三分点加载试验,结果表明:(1)正三角形空间管桁架具有良好的承载能力(屈服荷载接近)和变形能力;整体焊接的承载能力与变形能力均好于带有装配节点榀;(2)两结构的最大总拉、压应力一直非常接近;对于最大轴向应力,完整榀结构始终比插接榀小,且上弦小的较多;对于支座腹杆压应力,完整榀结构始终比插接榀大,且增加速度逐渐变大。(3)完整榀上、下弦杆先产生弯曲应力抵抗外荷载,而后转变成轴向应力抵抗外荷载;插接榀上弦轴向应力抵抗外荷载始终占主导地位,弯曲应力最多占40%,下弦先产生弯曲应力抵抗外荷载,而后转变成轴向应力抵抗外荷载。(4)插接榀屈服前,对于下弦,插接节点是该结构的主要承载部分,且主要承受弯曲作用,而屈服后,下弦杆本身承载更大的应力,且主要为轴向应力;而对于上弦,节点主要承受轴力作用,而屈服后,上弦杆本身承载更大的应力,且主要为轴向应力。
【关键词】：温室类公共建筑 Venlo型温室 正三角形空间桁架 有限元分析 插接节点 静力试验
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU242