装配式板片组合木网壳结构体系构造及稳定性能研究

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随着土木工程技术的发展和建筑行业的需要,我国大力推广绿色建筑和装配化建筑,推动定制化、商品化、低碳化结构构件的研发和生产。其中,胶合木网壳结构采用了可再生原料,具有绿色生态、节能环保等显著的特点。本文提出一种装配式板片组合木网壳结构体系,采用曲线轮廓的平面木板建造曲面造型的空间网壳,以木板构件的平面内抗弯刚度抵御结构的竖向荷载,具有高精度加工、自动化预制、高效化储运和装配化施工等优势,适用于塑造曲面的网壳造型。针对该类结构体系的具体构造与稳定性能展开研究,提出了构造选型和参数设计方法与原则,通过椭球木网壳模型搭建与工程案例试设计阐明该结构体系工程应用的合理性与可行性。提出了装配式板片组合木网壳结构体系的基本概念与构造设计原则。详细介绍了该结构体系的基本组成方式,以曲线轮廓的平面木板塑造曲面网壳结构。具体阐述了板片构件、节点连接、屋面系统、支撑体系的概念设计及防火防腐处理,从而总结了这类结构体系的构造及应用特点,并通过若干模型的设计制作验证了结构体系的合理性。研究了装配式板片组合木网壳结构的稳定性能与破坏机理。建立了考虑双重非线性与半刚性节点的结构有限元模型,开展了结构荷载-位移全过程分析。采用参数化分析的方法对比了三类球面木网壳、四类柱面木网壳的整体稳定性,分析了几何参数、矢跨比、荷载分布、初始缺陷、节点半刚性等因素对木网壳稳定性的影响。提出了新型木网壳结构设计的基本原则和参考取值,为新型结构体系的分析与设计提供参考。开展了装配式板片组合木网壳结构的建筑小品搭建与工程试设计研究。通过小型网壳模型的设计及搭建,验证了该结构体系具有高精度加工、简洁化节点设计、装配化施工、高效化储运等特点。以球面网壳试设计为例,对比了不同设计方案并进行优化设计,表明了装配式板片组合木网壳结构在中小型网壳建筑中具有一定应用前景。本文旨在建立装配式板片组合木网壳结构的概念设计方法,为这类结构体系的设计与实践提供一定的参考,促进网壳结构的低碳化、装配化应用发展。
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