• 书名：复杂形态铝合金空间结构设计理论与工程实例

• 丛书名：复杂形态钢结构工程实践系列丛书

• ISBN：978-7-5240-0182-9

• 出版社：冶金工业出版社有限公司

• 定价：120

• 作者：王钢,闫西峰,庞洪海,朱素君,陈明

出版时间：2025-05-14

内容简介

本书针对铝合金单层网壳结构、铝合金门式刚架结构、铝合金桁架结构、铝合金网架及铝合金蜂窝板片结构开展了详细的设计理论研究及工程设计。具体地，遵循局部节点受力机理到整体结构承载性能的研究逻辑，开展了节点的承载性能试验研究和数值分析，总结出了节点的设计方法。建立了整体结构的分析模型，对各类铝合金空间结构的承载性能展开详细分析，总结出对应的结构设计方法。基于实际的工程项目，开展铝合金空间结构的工程设计实践，详细展示了各类铝合金空间结构的结构设计流程。

编辑推荐

本书针对铝合金单层网壳结构、铝合金门式刚架结构、铝合金桁架结构、铝合金网架及铝合金蜂窝板片结构开展了详细的设计理论研究及工程设计。具体地，遵循局部节点受力机理到整体结构承载性能的研究逻辑，开展了节点的承载性能试验研究和数值分析，总结出了节点的设计方法。建立了整体结构的分析模型，对各类铝合金空间结构的承载性能展开详细分析，总结出对应的结构设计方法。基于实际的工程项目，开展铝合金空间结构的工程设计实践，详细展示了各类铝合金空间结构的结构设计流程。

目录

第一章绪论.............................. 10

1.1 工程背景..................... 10

1.2 铝合金节点................. 12

1.2.1 铝合金板式节点......... 13

1.2.2 铝合金螺栓球节点........... 14

1.2.3 铸铝节点.......... 14

1.2.4 铝合金毂式节点......... 14

1.3 铝合金空间结构......... 15

1.3.1 静力稳定性研究现状............... 15

1.3.2 动力稳定性研究现状............... 17

1.4 本文的主要工作......... 17

1.4.1 工程应用实例............. 17

1.4.2 本文主要工作............. 20

第一部分 铝合金单层网壳篇............. 22

第二章铝合金单层网壳节点力学性能........... 23

2.1 节点抗弯试验............. 23

2.1.1 试件设计.......... 23

2.1.2 试验方案.......... 24

2.1.3 破坏模式.......... 26

2.1.4 弯矩转角曲线............. 29

2.2 数值模拟分析............. 32

2.2.1 数值模型.......... 32

2.2.2 模型验证.......... 34

2.2.3 弯矩转角曲线............. 35

2.3 抗弯刚度特征............. 37

2.3.1 刚度特征.......... 37

2.3.2 模拟方法.......... 40

2.4 承载力计算方法......... 42

2.4.1 螺栓计算.......... 42

2.4.2 盖板计算.......... 42

2.4.3 杆件计算.......... 44

第三章铝合金单层网壳结构承载性能........... 45

3.1 网格形态分析............. 45

3.1.1 网格形式分类............. 45

3.1.2 平面网格分析............. 45

3.1.3 曲面网格分析............. 47

3.2 节点网格分析............. 50

3.2.1 分析模型.......... 50

3.2.2 节点域长度................. 51

3.2.3 起拱高度.......... 52

3.2.4 边界条件.......... 54

3.3 节点刚度分析............. 57

3.3.1 分析模型.......... 57

3.3.2 稳定性能分析............. 58

3.3.3 抗震性能分析............. 62

3.4 设计方法总结............. 64

第四章铝合金单层网壳结构设计实例........... 65

4.1 工程概况..................... 65

4.1.1 建筑概况.......... 65

4.1.2 结构选型.......... 65

4.2 分析模型..................... 66

4.2.1 模型建立.......... 66

4.2.2 结果对比.......... 67

4.3 弹性计算分析............. 68

4.3.1 构件内力分析............. 68

4.3.2 结构变形分析............. 69

4.4 稳定性验算................. 69

4.4.1 双非线性稳定分析........... 69

4.4.2 抗连续倒塌分析......... 70

4.5 关键构件复核............. 71

4.5.1 关键杆件.......... 71

4.5.2 典型节点.......... 72

4.6 截面验算..................... 73

4.6.1 强度验算.......... 73

4.6.2 稳定验算.......... 74

4.6.3 抗剪验算.......... 74

4.7 工程设计总结............. 75

第二部分 铝合金门式刚架篇............. 76

第五章铝合金门式刚架节点力学性能........... 77

5.1 节点试验研究............. 77

5.1.1 试件设计.......... 77

5.1.2 支座及加载................. 78

5.1.3 测点布置.......... 79

5.1.4 材性测试.......... 80

5.1.5 破坏特征.......... 80

5.1.6 应变分布.......... 82

5.1.7 荷载位移曲线............. 84

5.2 节点数值分析............. 85

5.2.1 数值模型.......... 85

5.2.2 本构关系.......... 85

5.2.3 边界条件.......... 86

5.2.4 模型验证.......... 86

5.2.5 参数分析.......... 87

5.3 节点构造计算方法................ 93

5.3.1 受力特征.......... 93

5.3.2 构造计算.......... 94

第六章铝合金门式刚架结构承载性能........... 96

6.1 铝合金门刚体系......... 96

6.1.1 结构布置.......... 96

6.1.2 基本单元.......... 96

6.2 节点刚度分析............. 97

6.2.1 节点抗弯性能............. 97

6.2.2 竖向承载性能............. 99

6.2.3 水平承载性能........... 104

6.3 结构形态分析........... 107

6.3.1 门刚跨度的影响............. 108

6.3.2 起拱角度的影响............. 109

6.3.3 梁柱截面的影响.............. 111

6.4 设计方法总结............ 112

第七章铝合金门式刚架结构设计实例.......... 114

7.1 工程概况.................... 114

7.1.1 结构布置......... 114

7.1.2 荷载工况......... 115

7.2 等效弹性分析............ 115

7.2.1 结构稳定分析............ 115

7.2.2 结构刚度分析............ 117

7.2.3 结构强度分析............ 118

7.3 抗风性能分析............ 119

7.3.1 风洞数值模拟............ 119

7.3.2 抗风稳定分析........... 121

7.4 节点有限元分析.................. 123

7.4.1 有限元模型............... 123

7.4.2 分析结果................... 123

7.5 工程设计总结........... 125

第三部分 铝合金桁架结构篇........... 127

第八章铝合金桁架节点力学性能......... 128

8.1 抗剪连接研究........... 128

8.1.1 研究方案................... 128

8.1.2 加载方式................... 129

8.1.3 破坏模式................... 130

8.1.4 荷载位移曲线........... 131

8.2 桁架节点分析........... 132

8.2.1 节点模型................... 132

8.2.2 单项受力................... 133

8.2.3 复合受力................... 134

8.3 桁架节点计算........... 137

8.3.1 螺栓计算................... 137

8.3.2 刚度模型................... 139

第九章铝合金桁架结构承载性能......... 141

9.1 桁架结构体系........... 141

9.1.1 结构布置................... 141

9.1.2 截面方向................... 141

9.1.3 节点刚度................... 144

9.2 等高度桁架分析.................. 145

9.2.1 分析模型................... 145

9.2.2 桁架跨度的影响............. 145

9.2.3 起拱高度的影响............. 146

9.2.4 起拱位置的影响............. 147

9.2.5 桁架高度的影响............. 148

9.2.6 荷载分布的影响............. 149

9.3 变高度桁架分析.................. 150

9.3.1 分析模型................... 150

9.3.2 上起拱桁架............... 151

9.3.3 下起拱桁架............... 152

9.3.4 三角形桁架............... 154

9.4 设计方法总结........... 156

第十章铝合金桁架结构设计实例......... 157

10.1 工程概况................. 157

10.2 静力稳定分析......... 157

10.2.1 分析模型................. 157

10.2.2 初始缺陷................. 158

10.2.3 次向桁架................. 160

10.3 抗震性能分析......... 161

10.3.1 分析模型................. 161

10.3.2 地震维度................. 162

10.3.3 次向桁架................. 162

10.4 抗风性能分析......... 164

10.4.1 风洞模型................. 164

10.4.2 风压分布................. 165

10.4.3 风压响应................. 166

10.5 工程设计总结......... 168

第四部分 铝合金网架结构篇........... 169

第十一章铝合金网架节点力学性能............. 170

11.1 节点抗拉分析.......... 170

11.1.1 节点构造.................. 170

11.1.2 螺栓与球体.............. 170

11.1.3 螺栓与封板.............. 173

11.2 节点刚度特征.......... 175

11.2.1 数值模型.................. 175

11.2.2 螺栓球直径的影响................ 176

11.2.3 螺栓直径的影响............ 178

11.2.4 杆件壁厚的影响............ 179

11.3 承载力计算方法................. 181

11.3.1 螺栓抗拔承载力............ 181

11.3.2 封板抗拉承载力............ 182

第十二章铝合金网架结构设计实例............. 183

12.1 设计方法................. 183

12.2 工程概况................. 183

12.3 分析模型................. 184

12.3.1 几何模型................. 184

12.3.2 材料特性................. 185

12.3.3 荷载工况................. 185

12.4 等效弹性分析......... 186

12.4.1 结构振型分析......... 186

12.4.2 结构刚度分析......... 187

12.4.3 结构强度分析......... 189

12.5 结构专项分析......... 189

12.5.1 抗风稳定分析......... 189

12.5.2 温度效应分析......... 191

12.5.3 施工过程分析......... 192

12.6 局部有限元分析................ 193

12.6.1 有限元模型............. 193

12.6.2 分析结果................. 194

12.7 工程设计总结......... 194

第五部分 铝合金蜂窝板片结构篇......... 196

第十三章铝合金蜂窝板抗压承载性能......... 197

13.1 蜂窝板构型............. 197

13.2 试验及数值模型................ 198

13.2.1 试件设计................. 198

13.2.2 加载方案................. 198

13.2.3 结果对比................. 199

13.3 面内抗压性能......... 201

13.3.1 径长比.......... 201

13.3.2 芯层厚度................. 202

13.3.3 蜂窝壁厚................. 203

13.3.4 面板厚度................. 204

13.4 面内偏压性能......... 205

13.4.1 蜂窝构型................. 205

13.4.2 偏心距.......... 207

13.5 研究总结................. 208

第十四章铝合金蜂窝板片结构承载性能......... 210

14.1 板片结构体系......... 210

14.2 承载力试验研究................ 210

14.2.1 试件设计................. 210

14.2.2 试验方案................. 212

14.2.3 试验过程................. 212

14.2.4 试验结果................. 214

14.3 承载力数值分析................ 215

14.3.1 数值模型................. 215

14.3.2 蜂窝板规格............. 216

14.3.3 结构高度................. 218

14.3.4 矢跨比.......... 220

14.4 研究总结................. 221

参考文献.......................... 223