预应力金属薄板结构体系节点性能及模型试验研究

• 作 者: 侯国华
• 机 构: 北京工业大学
• 出 处: 北京工业大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 预应力金属薄板结构 节点性能 模型试验 连接方式 施工方法

基于膜结构中的膜材在施加预应力后可以发挥承重和围护作用,并结合金属薄板的高强度,北京市建筑工程研究院与我校空间结构研究中心共同提出了一种新型的结构体系——预应力金属薄板结构。在该结构体系中,施加预应力后的金属薄板(如彩钢板)不再仅仅起到围护和覆盖的作用,而是同时可以充分发挥金属板的高强度并作为结构的受力构件而发挥承重的作用,做到了受力与维护作用的合一。　　
节点连接形式是每一种钢结构体系所必须解决的关键问题之一,因此,为了将该新型结构体系推向实际应用,本文在对结构体系的构成、受力特点进行简单介绍的基础上,深入研究了节点的连接方式。在此基础上,对这种只有在预应力成形后方可承载的结构体系的施工成形方法进行了研究。主要内容如下:　　
1、预应力金属薄板结构体系中,包括薄板之间的连接和薄板与边缘构件的连接两类新型的节点。较为可行的薄板之间的连接有胶接、焊接连接、螺栓连接以及栓焊混合连接等方式,在探讨了各自的优缺点后,对焊接连接、螺栓连接以及栓焊混合连接进行了有限元分析,并对不同材质薄钢板以及不同板厚下的各种连接方式进行了大量的试验研究,总结出了合适的连接形式及参数和工艺要求。　　
2、薄钢板与边缘构件的连接不仅要考虑传力的问题,同时还必须考虑工程中便于实现并便于对板进行必要的预应力的施加。为此,本文提出了一种适合于本结构体系的连接装置,并为其命名为预应力金属薄板张拉工艺装置。该种装置作为一种转换构件,同时,其还起到连接、预紧和调整索力的作用。　　
3、对于张弦结构、索结构等在结构施工成形后承载的预应力结构,其成形方法是该结构形式实用与否的一个重要方面。在对多种可行的张拉成形的方法进行研究之后,本文对一种简便可行的方法进行了成形过程仿真分析及试验研究,为结构体系的实际工程应用奠定了施工技术基础。　　
总之,本文对预应力金属薄板结构的连接方式、施工方法等进行了较为深入的研究,对该新型结构体系的应用奠定了相应技术基础。