体内张拉成形空间网格结构静力试验研究

与传统桁架结构不同,体内张拉成形空间网格结构通过张拉下弦管内钢索使结构成形,成形后结构上弦弯曲,呈现自平衡状态。完成了体内张拉成形空间网格结构1∶10缩尺模型的成形及静载试验,研究结构在受荷过程中杆件应力和节点位移的变化规律,结构成形阶段以弯曲应变为主,受荷阶段以轴向压应变的增加为主。结果表明分次分批张拉方案切实可行,面向工程实际的张拉方法可为该类结构的设计施工提供指导。荷载作用下结构整体竖向位移很小,预应力的施加提高了结构的刚度。确定上弦截面最不利杆件位置,建议在设计中采取加强措施。     

体内张拉成形空间网格结构自振特性研究

体内张拉成形空间网格结构是由上弦梁、下弦（下弦管内穿索）、腹杆以及环杆等构件组成的一种新型空间结构形式,是通过对下弦管内索施加预应力张拉成形,进而改善结构受力性能的自平衡体系。文章利用ANSYS软件中的子空间迭代法,分析了体内张拉成形空间网格结构的自振特性,并针对不同的参数如矢跨比、立柱高度、预应力大小、腹杆数量以及环杆数量进行了参数分析,得出了各参数对结构的自振特性的影响。     

体内张拉成形空间网格结构受荷过程腹杆影响分析

体内张拉成形空间网格结构是由上弦、下弦(下弦管内穿索)、腹杆和侧向连接构件组成的一种新型空间结构形式,是通过对下弦管内索施加预应力张拉成形,进而改善结构受力性能的自平衡体系;上弦是该结构成形及工作阶段最主要的受力构件,也是结构能否成形的关键。对一个100m跨的体内张拉成形空间网格结构,分析了腹杆截面、腹杆数目和刚臂腹杆节间数(刚臂长度)等腹杆参数对结构工作阶段性能的影响,指出刚臂腹杆节间数是影响结构使用的重要因素,并得出了各参数对结构影响的特点。     

基于弯矩变化的体内张拉成形网格结构成形过程研究

为明确体内张拉成形网格结构张拉方式对结构成形过程受力的影响特点,提出两种张拉方案:整体分次和分批分次。采用ANSYS有限元程序,由张拉方式对结构上弦弯矩的影响出发,通过理论分析,从结构弯矩值分布和两种张拉方式下的弯矩对比值分布两个角度,对结构弯矩特点作了较为详尽的分析。结果表明:从对结构弯矩的影响特点出发,分批分次张拉成形方案切实可行,成形过程中,结构的上弦弯矩主要集中于跨中部分,且分布较为均匀,另外,跨中部分的结构选型应予以重视。     

体内张拉成形空间网格结构垂跨比和矢跨比影响分析及试验研究

为进一步明确体内张拉成形空间网格结构受力性能,以垂跨比和矢跨比为外形设计参数,根据结构张拉成形后的矢跨比和垂跨比组合的不同,建立12个体内张拉成形空间网格结构计算模型;选用ANSYS有限元程序,通过理论分析详细的研究垂跨比和矢跨比对结构轴力、弯矩和应力的影响特点;设计制作了2个跨度为4.8m的体内张拉成形空间网格结构模型,进行张拉成形和静载试验,进一步研究其影响特点,对理论分析结果进行验证。结果表明:体内张拉成形空间网格结构的垂跨比及矢跨比是影响结构成形及受荷性能的重要参数,结构成形阶段以弯曲应变为主,受荷阶段以轴向压应变的增加为主,合理的矢跨比和垂跨比组合可以明显改善结构受力性能。     

张拉成形网格结构成形过程径向位移分析

张拉成形网格结构由上弦、下弦、腹杆和环向杆件组成,为进一步明确该结构成形过程径向位移特点,提出了两种张拉方案:整体分次和分批分次,并由张拉方式对结构节点径向位移的影响出发,选用ANSYS有限元程序,通过理论分析从结构绝对位移和相对位移两个角度对结构径向位移特点作了较为详尽的分析.结果表明:从径向位移的影响出发,分批分次张拉成形方案切实可行;而且张拉分批数较小、分次数与环杆圈数相匹配时对结构成形较为有利.     

体内张拉成形网格结构预应力损失及其补偿方法

对体内张拉成形网格结构的预应力损失进行了初步分析,并对各种预应力损失给出了相应的补偿措施。通过算例介绍了适用于分批张拉的张力补偿法,研究内容对该结构的工程设计及施工有一定指导意义。     

体内张拉成形空间网格结构径向迭代找形算法

针对体内张拉成形空间网格结构工程应用需要,在几何位移迭代法的基础上提出了一种仅对跨度方向,即径向坐标迭代计算的简易结构找形方法—径向迭代找形算法,并通过一个80 m跨的体内张拉成形空间网格结构实例,对其找形过程特点做了细致的对比分析,结果表明该法找形速度快、迭代计算简单,经过6次迭代,坐标误差的最大绝对值仅为ΔR=7.03E-04 m、Δθ=6.7E-0o、ΔZ=0.04 m,通常情况下完全可以满足实际施工要求,而且可以确保结构成形分析和受荷分析的连续性和完整性,非常适合于体内张拉成形空间网     

体外预应力空间张弦梁结构的ANSYS仿真

运用 ANSYS 有限元分析软件对体外预应力空间张弦梁结构模型试验过程进行仿真计算,模拟了结构在张拉状态下的试验过程,分析了结构在张拉施工阶段的受力性能和变形特点,并探讨了不同预应力索间的相互影响。     

索穹顶结构整体张拉成形模型试验研究

索穹顶结构既可以通过对所有拉索施加预应力完成对结构预应力的施加,也可以通过对部分拉索施加预应力,其他拉索被动受力达到整个结构被赋予预应力,根据索穹顶结构预应力施加的不同方法,探讨索穹顶结构预应力成形过程。采用不同的预应力施加方法对结构进行全过程仿真分析,表明结构的最终内力和位形与预应力施加方法无关。结合内蒙古伊旗全民健身体育中心索穹顶实际工程,制作了1∶4的试验模型,按照地面组装、分步提升、整体张拉的思路,采用ANSYS数值模拟对成形过程进行了全过程仿真分析,对索穹顶张拉成形方法进行验证。通过在模型试验过程中合理布置拉力传感器对结构从拼装到成形的全过程进行内力跟踪监测,监测结果与仿真分析结果吻合较好,从试验模型的内力变化曲线可找到内脊索开始受力即为结构由机构转变为结构的转折点。     

Experimental research and finite element analysis of plate-cone cylindrical reticulated shell

为研究板锥网壳结构的实际承载能力和破坏全过程，了解结构的受力性能和整体刚度，对板锥柱面网壳结构进行模型试验研究。对试验模型的细部构造进行设计，确定上弦节点、下弦节点、支座节点、锥体成形及连接构造。对两纵边支承的试验模型在正常荷载工况和破坏荷载工况下进行加载试验，并采用ANSYS软件对试验模型进行非线性有限元分析。结果表明：板锥柱面网壳的整体刚度大，在正常荷载模式下，结构的变形很小，最大竖向位移与跨度的比值为1/3787，弦杆的受力主要是沿拱轴方向传递；在破坏荷载模式下，锥体的节点板连接处率先发生局部屈曲，之后焊点破坏，结构丧失承载能力。有限元与试验所得承载力最大误差为11%，破坏模式基本一致，所用有限元分析方法可靠。     

板锥柱面网壳结构的试验研究与有限元分析

为研究板锥网壳结构的实际承载能力和破坏全过程,了解结构的受力性能和整体刚度,对板锥柱面网壳结构进行模型试验研究。对试验模型的细部构造进行设计,确定上弦节点、下弦节点、支座节点、锥体成形及连接构造。对两纵边支承的试验模型在正常荷载工况和破坏荷载工况下进行加载试验,并采用ANSYS软件对试验模型进行非线性有限元分析。结果表明：板锥柱面网壳的整体刚度大,在正常荷载模式下,结构的变形很小,最大竖向位移与跨度的比值为1/3787,弦杆的受力主要是沿拱轴方向传递;在破坏荷载模式下,锥体的节点板连接处率先发生局部屈曲,之后焊点破坏,结构丧失承载能力。有限元与试验所得承载力最大误差为11%,破坏模式基本一致,所用有限元分析方法可靠。     

受压弦管填充混凝土的矩形钢管桁架静力性能分析

为了研究弦管填充混凝土对矩形钢管桁架结构受力性能的影响,以受压弦管填充混凝土的矩形钢管桁架梁为研究对象,采用有限元数值模拟的方法,综合考虑材料非线性和几何非线性,分析了模型在节点荷载作用下结构的应力和变形分布、塑性发展和破坏模式。结果表明:下弦空管节点应力集中现象较明显,其承载能力是整个桁架承载能力的瓶颈;桁架的破坏模式是下弦空管节点塑性变形过大;弦管填充混凝土的节点变形和应力均很小,其承载能力较空弦管节点提高较大,受压弦管填充混凝土的矩形钢管桁架延性较好。     

弦杆变形对通廊构件内力的影响

钢结构通廊在工业领域有着广泛的应用,工程设计中常将其简化为平面桁架进行计算。结合一实际工程,对下承式通廊进行空间计算,探讨弦杆轴向变形对纵向支撑和平台梁的影响。分析结果表明:通廊纵向支撑和平台梁的计算应考虑弦杆轴向变形的影响。最后采用虚功原理推导出根据弦杆轴力计算纵向支撑内力的公式,该公式适合于平面简化计算,可供工程设计参考。     

绵竹体育中心体育馆屋盖结构设计

绵竹体育中心体育馆屋盖是一支撑在下部混凝土框架结构上的大跨度空间管桁架结构,并在下弦管内张拉预应力索。利用SAP 2000对屋盖结构进行承载力计算、动力特性分析、线性屈曲分析、非线性极限承载力分析,对关键节点进行有限元分析,并与不采用预应力的模型进行横向对比。分析表明:采用下弦管内张拉预应力的管桁架能很好地解决水平推力及竖向挠度较大的问题,同时满足结构设计及建筑外观要求。     

超大跨度网络拱结构的分析

网络拱结构系由上弦拱、下弦杆及交叉倾斜的系杆组成的一种新型结构形式.本文阐述了网络拱结构的特点及分析原理,提出了一个网络拱结构的简化分析方法,并举例以说明其应用.最后对网络拱在大跨度建筑屋盖中的开发应用提出了一些设想和方案.