双层柱面网壳在粘滞阻尼器作用下的减震研究

为了检验用粘滞阻尼杆件替换网壳结构部分杆件后的减震效果,选择了适合网壳结构的粘滞阻尼杆,并设计制作了双层柱面网壳结构模型,进行了在替换杆件不多的情况下,各点的位移、加速度和内力等方面减震效果的理论研究.其中包括布置位置、布置数量以及地震波的调幅加速度等方面的研究,得出各点的位移、加速度和内力减震70%左右,说明粘滞阻尼杆减震策略有效、可行.     

双层柱面网壳的减震性能研究

目前关于网壳结构减震的研究,国内外均刚刚起步,同时双层柱面网壳结构在地震作用下的动力响应是不容忽视的。因此,本文从双层柱面网壳的受力特性出发,利用结构动力学原理,对双层柱面网壳结构在替换部分杆件后的减震效果进行了分析。其中包括布置位置、布置数量以及地震波的调幅加速度等方面的研究,通过合理的模拟和计算,表明双层柱面网壳在粘滞阻尼器作用下的减震效果良好,用粘滞阻尼器替换部分杆件是一种有效的减震方法。     

双层柱面网壳采用粘滞阻尼器的减震参数分析

研究了粘滞阻尼器对双层柱面网壳减震效果的主要影响参数和影响规律。通过考虑阻尼器不同的设置方式、设置位置和数量、阻尼系数,以及不同的网壳矢跨比,线性阻尼器与非线性阻尼器的比较等,进行了一系列减震参数分析。结果表明,替换方式优于附加方式,替换杆件的数量存在临界值,阻尼系数存在最优范围,网壳矢跨比的影响显著,非线性阻尼器和线性阻尼器的减震效果基本相同等。这些规律对实际工程应用具有一定的参考意义。     

基于新型杆式摩擦阻尼器的单层球面网壳地震响应分析

根据阻尼器和弹簧的原理,在现有BRB的构造基础上设计了一种新型可恢复式杆式摩擦阻尼器装置,并介绍了该种构造专利。探究了该装置的刚度和耗能能力,与传统杆件相比,其轴向刚度可根据高强弹簧调节且可控,侧向屈曲刚度基本无衰减。通过理论分析和数值计算对该新型装置与单一杆件进行了对比,同时将该装置应用在网壳之中,在EL-Centro波作用下进行了单层球面网壳在替换新型杆式摩擦阻尼器前后的地震响应分析。结果表明:该新型杆式摩擦阻尼器装置可有效降低地震作用,表现出良好的消能机制和耗能特性。该装置可应用于新建网壳结构中以及已建网壳中受损杆件的替换,为单层网壳结构的减震和抗震设计提供了一种新的思路。     

双层球面网壳的粘滞阻尼器减震分析

将粘滞阻尼器引入网壳结构,分别输入两种自然地震波和一种人工波,利用SAP2000有限元软件对凯威特双层球面网壳进行了减震分析.比较无阻尼器和装有阻尼器的网壳不同的动力响应.研究表明在地震波作用下,粘滞阻尼器对网壳的减震效果明显,安装阻尼器是网壳的一种有效的减震措施.并提出在双层球面网壳的上下弦最外圈环向杆件上安装粘滞阻尼器是一种有效的布置方式,和一些有待进一步研究的课题.     

某站房结构抗震性能分析及采用粘滞阻尼器的减震分析

对某站房结构进行了罕遇地震下的抗震性能分析。屋面和拱支撑的位移较大,屈服杆件集中在屋面,并且夹层结构层间位移超限,不满足抗震设防目标的要求。随后采用粘滞阻尼器进行了减震分析。对替换屋面杆件为阻尼器、在拱上支撑之间设置阻尼器以及两者相组合的方式进行了比较。组合方式的减震效果最优。对25m夹层采用在端部柱间设置阻尼支撑的方式,层间位移减小显著,满足了抗震设防目标的要求。     

单层椭球形网壳考虑下部结构减震性能分析

通过大型有限元分析软件ANSYS对40m跨单层椭球形网壳结构进行研究和参数分析.模型中的下部结构采用钢筋混凝土柱,以考虑对网壳的影响,并对单层椭球形网壳是否考虑下部结构的两种计算模型进行了自振振型下的模态比较.文中提出此类网壳屈曲约束支撑的布置方式,等截面替换了网壳内的部分杆件,并对有屈曲约束支撑单层椭球形网壳的减震性能进行分析.结果表明,下部结构对结构整体的影响不可忽略,合理布置约束屈曲支撑的网壳结构减震效果较好.     

基于Grasshopper平台的铝合金板式节点网壳深化设计系统及其关键算法

为提升铝合金板式节点网壳深化放样的效率,建立了用于描述铝合金板式节点网壳结构中网格划分、杆端构造、杆件形状、节点板形状的数据结构,提出了网壳关键几何参数、节点板形状参数和杆件形状参数的关键算法。该算法适用强,可用于常规曲率变化平缓的自由曲面网壳。采用该算法开发了基于Rhino与Grasshopper平台的铝合金板式节点网壳深化设计系统,该系统可根据铝合金网壳结构的杆件轴线、杆件截面信息、杆端构造等输入数据,计算得到杆件及节点板的尺寸参数,具有极高的运行效率,可快速生成结构所有零部件的加工图和三维实体模型。通过设计算例展示了该系统的工作流程和模型效果,并使用该系统进行典型工程算例设计。与传统的网壳深化设计方法相比,该系统可显著提升板式节点网壳深化设计的效率。     

基于改进Kasai法消能减震结构设计研究

基于随机振动理论和遗传算法对粘滞阻尼框架结构的阻尼参数进行优化分配,将Kasai法的适用性推广到不规则结构消能减震设计,通过对一栋不规则粘滞阻尼框架结构的消能减震设计,验证了该优化分配理论在实际工程中的可行性和有效性。     

铝合金板式节点网壳杆件壳体平面内计算长度分析

为获得铝合金板式节点网壳杆件的平面内计算长度,对5根网壳杆件进行轴心受压稳定承载性能试验。采用ABAQUS中的实体单元建立试件的有限元模型,通过反弯点法得出了杆件的计算长度。研究结果表明,铝合金板式节点的半刚性构造使得网壳杆件的平面内计算长度与其净长度有关。基于ANSYS软件平台,采用非线性弹簧单元COMBIN39建立了考虑铝合金板式节点半刚性的网壳模型。通过对不同荷载模式下网壳一阶屈曲荷载及杆件临界荷载的对比,发现压杆周围杆件受压时的刚度退化对其约束的削弱作用可使其计算长度系数放大约33%,因此杆件的受压刚度退化在稳定分析中不可忽略。通过对杆端约束刚度的推导和弹性稳定微分方程的求解,得到了考虑铝合金板式节点半刚性和周围杆件约束的网壳杆件平面内计算长度系数,并制成了供设计使用的计算用表,可为铝合金板式节点网壳杆件的设计提供依据。     

自平衡预应力球面网壳结构稳定性研究

针对单元拼装式自平衡预应力网壳的结构稳定性能尚不明确的研究现状,采用有限元分析的方法对一座大跨度球面网壳结构的稳定性能进行了研究。采用了Block-Lanczos法对网壳结构进行了特征值屈曲分析,并用一致缺陷模态法对网壳结构进行了非线性分析,从而获得大跨度自平衡预应力球面网壳结构稳定性能的规律,相关结论对新型网壳的工程设计具有指导意义。     

屈曲约束支撑在整体双层柱面网壳中的减震性能分析

为了解屈曲约束支撑（BRB）在考虑下部结构的双层柱面网壳中的减震性能,通过大型有限元分析软件ANSYS建立跨度为50 m、下部为钢筋混凝土结构的双层柱面网壳,在该结构中应用屈曲约束支撑对其进行减震分析。计算结果表明:在强震作用下,屈曲约束支撑能够有效地应用在该结构中,其减震效果与使用屈曲约束支撑的数量和位置有关,只有将合适数量的屈曲约束支撑应用在恰当的位置才能取得最好的减震效果。     

TMD系统在单层鞍壳振动控制中的适用性分析

单层鞍壳结构的振型分布十分密集 ,振型之间的耦联比较严重 ,因此 ,是否所有形式的单层鞍壳均适宜采用TMD进行减振控制 ,针对这一问题 ,在水平地震作用下 ,选取工程常用的两向正交抛物线型、压斜杆直线型、拉斜杆直线型三种单层鞍壳进行了较为系统的研究 ,得出了一些实用性结论。     

桩-土-结构相互作用下网壳结构简化计算方法

基于桩-土相互作用中地基土的离散模型和有限元模型,采用空间S-R模型和整体有限元法分别建立桩-土-单层柱面网壳结构相互作用的简化模型和一体化模型,简化模型中将地基土以离散的弹簧单元模拟,通过与一体化模型的对比分析,探究空间S-R模型分析桩-土-结构相互作用下大跨空间结构的适用性和精确度。研究表明:采用空间S-R模型建立的简化模型能够较好地模拟网壳结构自振特性和网壳屋盖地震响应,便于工程应用。简化模型得到的网壳屋盖第一阶自振频率与一体化模型的计算误差在10%之内,在不同地震作用下,简化模型得到的网壳屋盖节点加速度峰值与一体化模型结果的最大误差为13.05%,位移最大值的最大误差为7.20%,杆件内力最大误差为9.59%。     

台风作用下网壳结构的风振响应分析

网壳结构的大空间曲面形状特点使得其在台风作用下的风振响应比较复杂,为了克服尺寸效应的影响,得到网壳结构表面风荷载分布规律,在计算流体力学(CFD)和FLUENT技术的基础上,利用常规湍流强度、田浦湍流强度以及石沅湍流强度的计算方法,对某组合网壳结构进行了台风作用下风场的数值模拟,通过分析其表面风荷载分布特性和不同风向攻角作用下组合网壳结构的表面风荷载,确定了组合网壳结构的风压分布规律、表面风压系数分布,最后得到网壳结构的风敏感部位,可以为工程前期抗风设计提供参考。     

基于多参考振型的Rayleigh阻尼系数计算方法在单层柱面网壳中的应用

传统的Rayleigh阻尼系数计算法(两参考振型法)并不总是适用于单层柱面网壳的地震时程分析,对基于多参考振型的Rayleigh阻尼系数计算方法在单层柱面网壳中的应用进行了研究.分析结果表明,在某些地震波作用下,主要贡献振型数目较多,分布较为离散,且频率值相差较大,此种情况下基于多参考振型的计算方法比两参考振型法更为合理;而在另外一些地震波下,结构的主要贡献振型数目较少,分布较为集中,且频率值较为接近,此时基于多参考振型的计算方法和两参考振型法都可以应用.     

Active/passive control of sound radiation and power flow in fluid-loaded shells

The vibration and noise radiation from fluid-loaded cylindrical shells are controlled by using multiple stiffeners and passive constrained layer damping treatment. Dynamic and fluid finite elements are developed to study the fundamental phenomena governing the coupling between the stiffened shell, with and without damping, and the fluid domain surrounding it. The models are used to predict the response of the shell and to evaluate the effect of stiffening rings and damping treatment on both the structural vibration and noise radiation in the fluid domain. The geometry of the shell and fluid domain allows the formulation of a harmonic-based model, which uncouples the fluid–structural response of modes corresponding to different numbers of circumferential nodes.In this study, it is shown that stiffening of the shell reduces the amplitude of the vibration and noise radiation, particularly for high-order lobar modes. The attenuation of the shell response and sound radiation can be increased significantly through the application of passive constrained layer damping treatments on the inner surface of the stiffening rings.     

大跨单层球面网壳的风振系数及其参数分析

本文针对某工程的单层网壳结构方案,采用其风洞试验数据,通过有限元方法在时域内进行三维风振分析,获得了钢网壳24个风向角下的竖向风振系数值,并通过对试验数据和计算结果的分析,确定了风荷载的不利风向角。同时考虑到钢网壳在风荷载作用下,不仅产生竖向风振,并且存在水平向风振,计算了不利风向角下的顺风向和横风向风振系数。进一步进行了该网壳结构在各种参数工况下风振系数的参数影响分析。结果表明:风振系数随风向角变化敏感,在抗风设计时应该考虑到这一规律;斜杆的使用大大减小了单层球面网壳的风振系数值;边界约束条件对风振系数的影响不大;结构阻尼比对竖向风振影响比水平风振响应更明显,阻尼比增大,风振系数有一定程度的减小。这些结论可为单层网壳结构抗风设计、防灾分析提供借鉴。     

某单层异型网壳工程的设计与分析

以某46m跨度的单层异型网壳为例,在利用MSTCAD软件完成网壳静力计算的基础上,充分利用MST-CAD软件提供的便利接口,自动生成ANSYS所需的数据格式文件进行建模.通过对两种软件振动模态的比较,证实了数据转换的正确性,之后利用ANSYS进行了屈曲模态分析,并完成了考虑初始缺陷的非线性稳定分析,采用弧长法得到了网壳的全过程荷载-位移曲线,求得各工况下的网壳屈曲临界荷载系数.