弦支筒壳结构可靠度研究

弦支筒壳结构是张拉整体概念与单层筒壳相结合而形成的一种新型预应力钢结构体系,该结构整体的可靠度是否满足规范要求是其能否形成合理有效结构体系的关键。基于概率理论和灵敏度分析方法,研究结构主要参数对弦支筒壳可靠度的影响,进而对各参数进行灵敏度分析,并拟合出可靠指标的计算公式,得到弦支筒壳结构适用性条件下的目标可靠度。     

2008奥运会羽毛球馆新型弦支穹顶预应力大跨度钢结构设计研究

2008奥运会羽毛球馆屋盖钢结构采用弦支穹顶结构体系,由上弦单层网壳、下弦环索与径向拉杆、竖向撑杆组成。在设计中建立屋盖钢结构和下部看台结构整体有限元计算模型进行结构分析。在综合考虑工程的重要性、结构几何力学特点、预应力损失、施工缺陷等多种因素的基础上,对恒荷载、活荷载、雪荷载、风荷载、温度作用、地震作用等工况进行组合,分别进行结构施工阶段及结构使用阶段的内力、变形和体系稳定分析。在大量计算和分析基础上,对结构几何体系和构件进行了优化设计。在设计中运用单元逐次激活技术,模拟预应力张拉施工过程,并考虑施工临时脚手架刚度的影响进行施工模拟分析。对于索撑节点采用三维实体有限元分析方法,运用接触分析技术,计算索撑节点预应力摩擦损失,并结合施工监测,确定预应力损失值;采用非线性弹簧系统,模拟索撑节点预应力损失并研究了其对整体结构的影响。     

弦支叉筒网壳结构性能分析及模型制作

文章首先介绍了一种新型大跨空间结构--弦支叉筒网壳,弦支叉筒网壳是在传统的叉筒网壳基础上,将造型独特、受力性能良好的刚性叉筒网壳与柔性索杆体系结合,形成一种刚柔性组合空间结构。文章以投影为正六边形的弦支叉筒结构为代表,结合实物模型分析了该结构的特点,运用ANSYS对计算模型进行预应力设计和静力性能分析,并设计制作了若干缩尺模型,验证了该体系的可行性与合理性。     

预应力混凝土在冻融作用下的疲劳性能分析及可靠度研究

试验研究了冻融作用下预应力混凝土结构疲劳的耐久性,提出了冻融作用下预应力混凝土结构疲劳的可靠度概率计算方法.研究表明:低次数的冻融对预应力疲劳并无很大影响,但预应力的大小会对结构可靠度的数值有较大影响.建立冻融作用下预应力混凝土结构疲劳破坏可靠度的公式,可以获得在实际的冻融加疲劳的工况下的可靠度.     

考虑拉索膨胀系数的预应力钢结构体系可靠度分析

拉索膨胀系数取值一直以来没有定论,为研究不同拉索膨胀系数对预应力钢结构可靠度的影响,本文建立了弦支梁结构有限元模型及其受适用性控制的极限状态方程.采用基于拉丁超立方抽样的蒙特卡罗有限元法,运用APDL语言编制相应的程序,对模型进行了可靠度计算和分析.给出了考虑索不同膨胀系数和不同温差条件下弦支梁结构的体系可靠度和结构各参数的灵敏度.分析表明索膨胀系数的变化对结构体系可靠度影响很大,因此对不同的索材有必要给出精确的膨胀系数,同时对预应力钢结构各参数的灵敏度分析也具有重要意义.     

弦支穹顶结构滚动索撑节点力学性能研究（英文）

弦支穹顶结构在预应力施工过程中环索和索撑节点之间的摩擦力会产生可观的预应力损失,并且会导致施工完成后弦支穹顶结构的预应力分布显著偏离设计状态,从而明显削弱弦支穹顶结构的性能.本文提出了一种可用于弦支穹顶结构的滚动式索撑节点,并通过试验和有限元分析研究了这种新型索撑节点的预应力损失和力学性能.根据试验数据,对比传统的索撑节点发现,新型的索撑节点可以减少预应力损失从21.65%到10.85%.除此之外,试验结果和有限元分析结果均表明新型索撑节点的力学性能安全合理.因此,在弦支穹顶结构未来的设计中可以推广这种滚动式索撑节点.     

大跨度索穹顶结构温度响应分析

根据鄂尔多斯伊旗全民健身体育中心大跨度索穹顶结构设计要求,采用有限元分析方法,分析了初始预应力和温度共同作用下节点位移和预应力索应力变化情况,研究了初始预应力对温度效应的影响,探讨合理张拉温度以及由于温度作用对初始预应力采取的适当补偿措施。研究表明：温度作用对索穹顶结构外圈索和外圈撑杆的应力产生不可忽视的影响,在设计张拉预应力度时,既要考虑施工张拉温度与下料温度不同的影响,又要保证正常使用状态下结构在温度作用下的安全;温度作用下预应力度对索穹顶结构静力性能的影响显著。     

预应力钢网壳的某些静力性能研究

在网壳结构下部用预应力钢索施加与外荷载作用下方向相反的力，对改善网壳结构的受力状态，提高结构承载能力，增强结构的整体刚度、节约钢材、降低造价等有利，本文进行了预应力短程线型钢网壳计算理论的研究，给出了预应力索单元的刚度矩陈，编制了空间杆系有限无理论的预应力网壳五阶段全过程设计的静力分析程序，结合已完工的攀枝花体育馆屋盖网壳结构的工程实例，探讨了短程线型钢网壳的自重、拉索预应力和设计荷载作用下结构的内力及位移的分布规律、索力的优选、预应力损失以及支座约束变化对网壳内力和位移的影响，还对比了风壳在不同预应力张拉顺序及有无预应力时的计算结果。     

弦支穹顶结构研究进展与工程实践

弦支穹顶结构是基于张拉整体概念并综合了单层网壳和索穹顶结构的优点后发展起来的一种预应力大跨度网格结构体系。本文在分析弦支穹顶提出的背景和力学原理的基础上,论述了国内外对弦支穹顶结构形态分析、优化设计、静动力性能、施工控制理论及其试验研究等方面的研究进展,总结了弦支穹顶相关的研究内容和研究结论。结合国内外近20项实际工程的应用,对弦支穹顶的跨度、上部网壳结构形式、下部张拉整体部分的布置、预应力施加方式、撑杆上节点和撑杆下节点等结构特性进行了分析总结,针对目前常用的预应力设计方法、节点构造、预应力张拉方案,提出了供工程应用参考的建议。指出了温度效应研究、考虑索撑节点滑移摩擦的动力反应分析、索力的测试及其补偿技术、超大跨度弦支穹顶设计理论等5项亟待解决的弦支穹顶关键课题。     

预应力施工随机误差对弦支穹顶结构静力性能的影响分析

以山东茌平体育馆弦支穹顶结构工程为背景,基于概率统计原理,研究弦支穹顶结构的各项力学性能对预应力施工过程中随机误差的敏感性.分析结果表明:弦支穹顶的变形对最外圈环索内力的误差最为敏感,跨中挠度有可能最大增大33.3%,且超过设计值5%的概率达到32.28%;在受力方面,各圈环索内力的变异将对其所在区域的网壳杆件和索撑体系的内力产生较大影响,但影响程度小于其对结构变形的影响.考虑到弦支穹顶结构最外圈环索在结构中的重要作用以及对结构的影响程度,建议预应力施工过程中严格控制最外圈环索内力的施工精度,同时施工过程中应注意结构的变形.