单层柱面网壳结构力学性能研究

基于有限元方法,研究了三向网格型单层柱面网壳结构的位移和内力分布规律,并针对影响网壳静力性状的主要参数;矢跨比、长跨比和支座刚度等,进行结构计算分析,考察各参数对结构强度、刚度以及水平推力等方面的影响,为单层柱面网壳结构的应用和设计提供理论指导。     

初始缺陷对单层柱面网壳稳定性的影响

通过结构非线性分析程序ＳＮＡＰ，利用“一致缺陷模态法”对单层柱面网壳结构进行了全面和系统的初始缺陷分析，选取了不同几何尺寸的单层柱壳，不同的荷载分布形式，考虑不同大小的初始几何缺陷，最后着重讨论了初始缺陷对单层柱面网壳稳定性的影响，对单层柱面网壳结构的设计有一定的指导意义。     

局部双层柱面网壳与单层网壳的对比分析

合理的局部双层网壳结构能够较好的解决单层网壳承载力低、整体稳定性较差以及双层网壳由于杆件、节点较多造成结构繁杂的缺点,近年来得到了较多的应用.以正交正放局部双层柱面空腹网壳为例,通过与相同跨度及截面下单层网壳的对比,详细阐述了局部双层网壳在承载力、稳定性及经济指标上的优越性,得出了一些对工程设计具有指导意义的结论.     

单层柱面网壳结构的非线性稳定性研究

基于非线性屈曲理论，以非线性有限元为工具，建立了单层网壳结构的稳定性分析的有效计算方法。将具有广泛适用性的判断结构稳定状态的准则引入到结构强度计算中，使强度问题与稳定问题统一在一起，并以结构当前刚度参数来反映结构的软化程度，采用柱面弧长法进行过程限踪。重点研究了单层柱面网壳的非线性屈曲行为。     

单层柱面网壳2类模型的地震响应比较分析

为了研究单层柱面网壳节点刚度对结构地震响应的影响,应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA中的壳单元Shell163和梁单元Beam161分别建立了2类相同尺寸的网壳模型.2类模型的主要区别是:壳单元模型中可以按构件的实际尺寸建立空心球节点,并且壳单元节点模型的承载力值与实体单元节点模型值接近.通过改变结构参数,比较了矢跨比、长宽比和跨度变化时同类模型间的响应变化,以及同一结构参数下2类模型的地震响应差值.结果表明:结构参数变化时,2类模型的响应变化幅度存在明显差异;同一结构参数下,2类模型的响应差值变化较大,在进行此类结构地震响应分析时应考虑球节点的刚度影响.     

单层柱面网壳抗连续倒塌性能

研究了不同荷载布置形式、支承方式条件下,单层柱面网壳的抗连续倒塌性能和倒塌破坏模式,采用基于构件承载能力的敏感性评价指标,分析了初始缺陷、压杆失稳等因素对杆件、节点敏感性指标的影响。结果表明,当采用四边支承时,满跨均布荷载起控制作用,跨中节点为敏感构件,与之相邻斜杆为关键构件;当采用纵向两边支承时,半跨均布荷载起控制作用,杆件和节点的敏感性指标在1/3跨处最大,支座处最小。当考虑初始缺陷时,杆件、节点重要性系数分别增大了41%和53%;当考虑压杆失稳时,杆件和节点重要性系数分别增大了45%和62%。通过对关键构件进行加强,可以优化该类结构的抗连续倒塌性能。     

单层柱面网壳结构力学性能研究

基于有限元方法,研究了三向网格型单层柱面网壳结构的位移和内力分布规律;并针对影响网壳静力性状的主要参数矢跨比、长跨比和支座刚度等,进行结构计算分析,考察各参数对结构强度、刚度以及水平推力等方面的影响,为单层柱面网壳结构的应用和设计提供理论指导。     

单层柱面网壳的自振特性和地震响应分析

分析了网壳跨度、长度、矢跨比、支座刚度和网格尺寸对单斜杆型单层柱面网壳结构自振特性的影响，计算了这种网壳在不同方向地震作用下的动力响应。并对该网壳结构的自振变化规律及其抗震设计作了分析。     

预测单层柱面网壳破坏模式的细胞自动机方法

为改进网壳结构有限元数值模拟效率以及拓展数值模拟结果应用,发展了一种预测单层柱面网壳结构破坏模式的细胞自动机方法.该方法通过有限元模拟,给出了单层柱面网壳简谐地面运动下动力失稳破坏模式和TAFT地震波作用下动力强度破坏模式;然后,用归一化节点有限元位移值、以及归一化节点对数应变能密度值构成网壳两种细胞自动机状态模式;进而,建立了单层柱面网壳相似节点域的概念,并给出了相应的匹配准则;最后,以基础网壳破坏模式为依据,通过匹配基础网壳和目标网壳之间的相似节点域,预测了目标网壳失稳破坏位移模式和强度破坏对数应变能密度模式.预测结果验证了所发展的细胞自动机方法的有效性,期待成为分析网壳结构的新途径.     

单层网壳结构稳定承载力分析

网壳结构的稳定性是单层网壳结构分析中的一个关键问题.利用有限元程序SAP2000对跨度40m,矢高20m的单层网壳在全跨均布荷载作用下的线性和非线性稳定承载力进行了探讨分析.以两个工程计算实例为背景,通过线性分析和几何非线性分析研究了单层网壳结构的稳定性能,这些分析结果将对今后网壳结构的广泛应用有指导意义.     

基于Tabu算法的双层圆柱面网壳结构的优化

将Tabu搜索方法用于双层圆柱面网壳结构优化，以网壳造价最低为目标，对网格尺寸、网壳厚度、矢跨比等网壳结构参数进行了优化计算，算法采用二进制和十进制两种编码方案，并与经典的遗传算法网壳结构优化进行了比较，结果表明：Tabu搜索方法具有更强的全局寻优能力，是一种很有应用前景的网壳结构优化方法．     

柱面网壳旋转提升施工法

提出了一种新型的柱面网壳拼装施工方法-旋转提升施工法,文中详细介绍了该方法的施工原理;结合一个具体工程,运用施工力学分析方法跟踪分析施工全过程的结构内力、变位和提升力;分析了提升过程中结构转动的加速度对内力的影响;对提升中不同步的问题提出了解决办法;并阐述了旋转提升施工法实施中的主要技术措施。     

单层球面网壳风振分析的时域法与频域法比较

根据风洞试验同步测量的风压数据,分别采用时域Newmark-β法、频域完全二次型组合法以及平方总和开方法计算单层球面网壳结构的节点峰值竖向位移响应,对3种方法的计算精度、计算时间等进行了比较;并且给出了一种离散荷载时间序列的新途径,即应用本征正交分解技术将脉动风荷载分解为空间协方差模态和主坐标,对主坐标时间序列利用三次样条插值函数离散成新的风荷载时间序列。分析结果表明：频域完全二次型组合法在进行屋盖风振分析时耗时少,计算效率高。     

短程线型单层网壳结构隔震机理研究

将短程线型网壳结构的支座设置成隔震支座,对结构进行了隔震控制,分别采用弹簧支座和弹簧阻尼支座对结构进行了控制.分析了结构振型和频率在有控和无控状态下的区别,研究短程线型网壳结构的隔震控制机理.在常遇和罕遇地震作用下,计算网壳结构的最大水平位移、隔震支座的最大水平位移和最大支座反力.研究结果表明:两种隔震装置均有效地控制了短程线型网壳结构的支座反力,弹簧阻尼支座还明显地减少了隔震支座的水平位移.     

节点刚度缺陷对柱面索撑网壳稳定性的影响

为研究装配式节点的初始刚度缺陷对索撑网壳稳定性能的影响,分别对各节点具有相同刚度偏差和随机刚度偏差的柱面索撑网壳进行了非线性全过程计算,分析了结构的失稳机理与破坏模式.并基于节点刚度不对称度β的概念,提出了柱面索撑网壳失稳模式的判别方法,为初始刚度缺陷的控制标准提供了依据.研究结果表明:对于沿两纵边支承的柱面索撑网壳,...     

超大跨度自平衡预应力索杆球面网壳结构的设计与分析

目的为实际工程应用设计具有空间刚度的自平衡预应力结构单元.方法结合已有的大跨预应力网壳研究结论和自平衡结构体系的特点设计结构的网格尺寸、高度和厚度,利用ANSYS大型有限元分析软件进行结构计算和静力分析.结果经过合理的构件截面设计,在外载作用下,结构最大的拉索应力为1382.1 MPa,最大的压杆应力为-254.58 MPa,最大竖向位移为-1.66 m;结构内力和变形都在允许的范围内,且无杆件失稳现象.结论单元拼装式自平衡预应力结构在超大跨度空间结构应用是可行的,设计应综合考虑网壳厚度、预应力值、索杆截面变化引起的索杆应力变化.     

负高斯曲率单层网壳的刚度及整体稳定性研究

本文利用自行编制的非线性有限元程序,对单层鞍形网壳结构在不同网格布置、不同高跨比以及不同边粱截面等情况下的荷载—位移全过程做了大量计算,进而对这类结构的稳定性能及其用于实际工程的前景作了较深入的探讨.     

单层网壳预埋螺栓装配式节点六杆模型试验

参考常见球面网壳节点,以螺栓直径、螺栓间距、节点体壁厚以及杆件与节点体夹角为主要参数,设计8个采用矩形截面预埋螺栓装配式节点的六杆模型,开展静力试验研究和有限元模拟. 试验结果表明,节点体中空六棱台设计可以有效实现杆件与节点体之间的角度连接;螺栓直径和螺栓间距的减小会导致试件刚度和极限荷载降低,并使得试件失效模式由杆件失效控制逐步过渡为螺栓失效控制;节点体壁厚的减小几乎不影响试件的初始刚度,但会降低试件的极限荷载. 采用SOLID186实体单元对六杆模型建模,并利用CONTA174/TARGE170接触对单元模拟接触效应, 有限元模型的荷载-位移曲线与试验结果较吻合,杆件处应力分布与试验结果接近. 该考虑接触效应的有限元模型可以较为准确地预测试件的初始刚度和极限荷载.     

网壳结构地震反应分析的振型刚度法

提出振型刚度的概念,通过理论推导,建立振型刚度与结构振型特性之间的关系. 基于振型刚度,通过推覆分析构建非线性能力曲线,该曲线能够考虑结构整体响应而非依赖于特定节点和特征响应. 提出等效线性化迭代方法,结合地震反应谱,克服双线性模型实际耗能不一致的缺点,快速提高目标位移的求解精度. 在此基础上,建立网壳结构地震反应分析振型刚度法（MSPA）. 采用时程分析法（RHA）、传统推覆法（MPA）和振型刚度法（MSPA）计算球面网壳和柱面网壳算例的地震响应,研究结果表明：振型刚度法能较准确地预测结构节点位移、单元应力以及屈服杆件个数,计算精度满足工程要求,大大缩减了计算耗时.