膜型网壳结构巨型网格结构的整体与局部稳定性研究

针对子结构为单层膜型网壳的圆柱面交叉立体桁架系巨型网格结构 ,分析了结构的构成、形体参数 ,建立了几何非线性力学模型 ,编制了相应的稳定分析程序。着重研究了整个结构的稳定性能、失稳形式 (局部失稳与整体失稳 )、局部失稳与整体失稳模态等 ,就不同的失稳形式进行了一系列的参数分析 ,研究了各参数对结构的失稳形式及极限载荷的影响 ,找出了不同跨度结构在整体与局部失稳临界状态某些参数的取值规律     

水下盾构隧道管片衬砌结构渐进性破坏机理模型试验研究

水下盾构隧道管片衬砌结构病害的防治是一个公认的难题,揭示管片衬砌结构破坏、失稳的机理显然对病害的科学治理具有很强的指导意义。采用模型试验方法,通过超载的形式对水下盾构隧道管片衬砌结构从材料细观损伤到结构宏观局部破坏再到结构整体失稳的整个渐进性破坏失稳过程进行了系统研究。将大型水下盾构隧道管片衬砌结构渐进性破坏过程划分为初始弹性阶段、局部损伤阶段、宏观破坏阶段和整体失稳阶段四个阶段,并给出了各阶段管片衬砌结构的力学行为特性;探明了盾构隧道管片衬砌结构失稳临界点,并以关键点位移与隧道外半径比值的形式给出了失稳临界建议值;通过对声发射数据的分析,揭示了管片衬砌结构破坏过程的渐进性特性,并获得了声发射事件出现的频率与幅值分布随外部荷载的变化规律;分析了管片衬砌结构宏观裂纹的出现及扩展规律,并通过最终破坏形态分析了造成管片衬砌结构整体失稳的关键部位的空间分布以及破坏形式。     

网壳结构考虑杆件失稳过程的整体稳定分析

通过引入杆件初始缺陷的方法对杆件失稳过程及其对网壳结构整体稳定性能的影响进行分析。首先研究杆件的单元划分数量和缺陷幅值对杆件稳定承载力的影响,提出合理的缺陷幅值。进而计算分析了世博轴阳光谷网壳结构杆件失稳过程中的内力变化及对结构整体稳定性能的影响。结果表明,结构非对称、杆件截面有强弱轴的网壳结构易引起杆件失稳,网壳结构整体稳定分析中可通过对杆件施加初始缺陷有效地考虑杆件失稳对整体稳定性能的影响;对整体失稳之前存在杆件失稳的网壳结构,有必要引入杆件初始缺陷考虑杆件连续失稳的影响。最后提出了网壳结构稳定分析的合理计算流程。     

世博轴阳光谷钢结构稳定性分析

世博轴阳光谷单层空间网格结构曲面形状复杂、几何尺度大、悬挑跨度大,其整体稳定性是结构分析与设计中的关键问题之一。分析以特征值屈曲模态作为初始几何缺陷分布形式的合理性,通过非线性有限元分析系统考察了阳光谷单层网格结构的整体稳定性能,并研究了单根杆件失稳对结构整体极限承载力的影响。分析结果表明：几何非线性以及几何、材料双重非线性临界屈曲承载力均满足相关规范要求,阳光谷钢结构具有良好的整体稳定性;阳光谷钢结构对几何初始缺陷不敏感,阳光谷上由索膜结构传来的索拉力可进一步降低其缺陷敏感性;局部杆件的失稳退出工作并不会导致结构整体承载力的突然丧失,整体结构具有良好的承载能力。图7表6参7     

不锈钢芯板结构侧压性能试验研究

通过对不锈钢芯板夹层结构的侧压性能的试验研究和理论分析,着重讨论面板厚度、芯管厚度及间距对不锈钢芯板结构侧压性能的影响。研究表明:按照不同参数设计的试件主要存在局部皱折失稳、整体屈曲失稳、局部屈曲失稳三种破坏形式,并分别与芯管纵向间距、芯层剪切模量、芯层平压模量有关。发生前两种破坏时;试件极限位移和面板极限应力小,延性差;而发生局部屈曲失稳时,试件极限位移和面板极限应力大、延性好。为避免结构侧压时发生局部皱折失稳和整体屈曲失稳,在设计中宜通过缩小芯管的纵向间距以增加芯层剪切模量。     

卷边翼缘工形截面梁的稳定性能及设计方法

基于大挠度弹塑性板壳有限元分析方法,系统地研究了卷边工形梁在两端等弯矩作用下的失稳机理与稳定承载力,揭示了卷边工形截面构件的局部屈曲、畸变屈曲、整体侧向失稳以及它们之间的相互作用。系统地分析了截面宽高比、腹板高厚比、翼缘宽厚比、长细比等构件参数对侧向稳定承载力的影响,并基于大量的数值计算数据给出了卷边工形梁在两端等弯矩作用下的稳定承载力设计公式,可为规范修订以及工程设计提供依据。     

大型复杂结构郑成功雕塑设计关键问题研究

对泉州郑成功雕塑进行结构选型研究,选定板片空间结构组合体系作为雕塑的主体结构方案。通过结构整体稳定分析,揭示了影响结构稳定承载的薄弱环节。根据分析结果可知,郑成功雕塑结构延性较好,虽然存在局部失稳现象,但不会发生整体极值点失稳。利用反应谱分析法和时程分析法进行结构抗震分析,并将结果进行比较。对马腿及马腿基底进行精细分析,可知相比空钢筒马腿,带约束锚栓的异形钢管混凝土马腿承载力更高;马腿基底变形不可忽略。     

四边形截面圆弧空间钢管桁架拱平面内稳定性及试验研究

通过大挠度弹塑性有限元分析研究桁架拱在集中荷载、水平均布荷载、轴线均布荷载等不同荷载形式下的失稳与破坏机理,考察截面高宽比、矢跨比、腹杆夹角、腹杆尺寸等几何参数对桁架拱稳定承载力的影响,结果表明在不同参数条件下,桁架拱可能发生弦杆局部失稳、腹杆局部失稳、整体失稳以及局部与整体相关失稳等破坏形式;与拱的整体失稳和弦杆局部失稳相比,腹杆失稳会导致承载力的大幅下降,设计中应保证腹杆不先发生破坏。在理论分析的基础上,设计4榀矩形及梯形截面空间桁架拱模型进行了平面内稳定性能试验研究,分析表明两种截面形式的桁架拱在平面内具有基本相同的刚度和承载能力,其承载力设计可以采用相同公式。最后,基于静水压力作用下桁架拱的面内稳定设计曲线,通过大量的算例分析,提出轴力和弯矩共同作用下四边形截面圆弧形空间钢管桁架拱的整体面内稳定承载力设计方法。     

双伸臂巨型结构整体稳定性分析

通过对伸臂位于顶部及中部任意高度的巨型结构进行整体稳定性分析,提出了双伸臂巨型结构中伸臂和边框架柱相互作用的独立弹簧和关联弹簧模型。推导了双伸臂巨型结构整体失稳的临界方程,通过具体算例的分析得出：双伸臂巨型结构失稳时,伸臂巨型结构层总的临界轴力与轴力在核心筒与伸臂端的边框架柱之间分布基本无关。分析还表明,伸臂结构失稳时伸臂巨型结构层之间存在较大的相互作用。将基于整体以及层的荷载负刚度理论运用到伸臂巨型结构中进行分析,研究伸臂巨型结构与普通框架结构失稳性质的异同,揭示了伸臂巨型结构在本质上更加接近于框架结构而非整体弯曲型结构。     

支吊架用卷边槽钢轴压构件的稳定性研究

采用有限元方法对支吊架用卷边槽钢轴压构件的弹塑性稳定性进行了研究,考虑了构件长细比、截面尺寸、初弯曲、残余应力等因素的影响.研究发现,在轴压作用下构件不会发生局部屈曲和畸变屈曲,只能发生整体失稳;截面高度对整体失稳形式有影响,但对稳定系数的影响较小,壁厚对整体稳定无影响;初弯曲对稳定系数有明显降低作用,且影响程度与构件的正则化长细比有关;残余应力也对稳定系数有降低作用,但影响不大.根据分析结果,提出了整体稳定系数的计算方法,可供设计人员参考.     

点支承两向叉筒单层网壳结构非线性动力稳定分析

稳定性能是单层网壳结构设计的主要控制因素,动力稳定是单层网壳稳定性能的重要组成部分.本文利用非线性有限元理论对点支承两向叉筒单层网壳在地震荷载作用下的动力稳定性进行了分析.在数值分析过程中,利用比例法调整地震作用的峰值加速度,采用B-R准则判定结构的动力稳定临界荷载.通过分析对点支承两向叉筒单层网壳的动力稳定特性有了较全面的了解.     

点支承两向叉简单层网壳结构非线性动力稳定分析

稳定性能是单层网壳结构设计的主要控制因素，动力稳定是单层网壳稳定性能的重要组成部分．本文利用非线性有限元理论对点支承两向叉简单层网壳在地震荷载作用下的动力稳定性进行了分析．在数值分析过程中，利用比例法调整地震作用的峰值加速度，采用B—R准则判定结构的动力稳定临界荷载．通过分析对点支承两向叉筒单层网壳的动力稳定特性有了较全面的了解．     

新型索承叉筒网壳的构形、分类与受力特性研究

叉筒网壳是一种由若干组圆柱面网壳相贯得到的空间结构,具有独特的建筑造型与受力性能.由于其传力路径简捷,主要集中于脊线或谷线,对边界约束要求较高,一定程度限制了其应用和发展.本文提出了一种新型索承叉筒网壳结构,并给出了三种不同的分类方法,较全面地概括了索承叉筒网壳结构的形体和种类,并提出了将索承叉筒网壳作为结构单元进行组合,构建大面积结构的设想.最后,以十二边形谷线式弦支叉筒网壳为例与叉筒网壳对比,并进行了参数分析,结果表明索承叉筒网壳结构静力性能得到较大的改善.     

单层叉简网壳的预应力研究

对拉索预应力单层叉筒网壳的非线性分析方法进行了深入的研究,采用有初始应变的拉索单元来引入预应力,可方便地进行预应力结构的非线性分析,拉索单元始终包含在结构模型中,分析准确而高效.本文提出了初始应变分析法与预应力结构的张拉锚固和使用各阶段的对应关系,即将预应力张拉锚固施工作为非线性分析的第一增量步处理,从而实现了连续的非线性分析.应用初始应变分析法,探讨了设置于支座间的预应力拉索和辐射状预应力拉索对单层叉筒网壳结构的作用.     

单层叉筒网壳结构的几何非线性静力稳定分析

通过跟踪网壳结构的非线性荷载一位移全过程响应，完整地了解了该结构在整个加载过程中的强度、稳定性以及刚度的变化历程，合理确定其稳定承载力，通过分析对单层网壳的静力稳定特性有了较全面的了解。     

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。     

预应力双层柱面网壳整体稳定性分析

双层柱面网壳结构是一种新型空间网壳结构,近几年得到快速发展,相关理论也更加成熟.但是预应力双层柱面网壳的研究却不多,理论计算分析也不完善,尤其对其稳定性的研究更是少之又少.利用有限元法,考虑不同矢跨比、荷载分布及预应力水平对预应力双层柱面网壳稳定性的影响,并与对应的双层柱面网壳结构进行对比,分析预应力作用下网壳的稳定特性.     

Stability of a cylindrical ILTDBS reticulated mega-structure with single-layer LICS substructures

For a cylindrical intersecting-latticed-three-dimensional-beam-system (ILTDBS) reticulated mega-structure with single-layer latticed-intersected-cylindrical-shell (LICS) substructures, the formation method, form parameters, support styles, and the method of connecting substructures with the main structure are studied first in this paper. Then the geometrically nonlinear mechanical model and stability analysis program are developed, and the stability of the structure is investigated. According to the formation characteristics of the structure, the buckling modes (overall buckling and local buckling) as well as ultimate bearing capacities are studied in detail and the relationship between overall buckling and local buckling is investigated through parametric analyses. Laws of determination of various parameters of the structure with different spans on the critical state between overall and local buckling are obtained. The work will provide guidance in theory for practical applications of this kind of structure.     

某机场航站楼拱壳钢屋架稳定性分析

稳定性分析是网壳结构分析中的重要内容。文中网壳为拱梁与单层网壳形成的组合空间结构,结构形式较为复杂。利用有限元程序对该网壳进行了整体稳定分析。首先对该结构的两种模型进行了特征值屈曲分析,比较了两种模型的结果,预测结构的理论屈曲强度;然后考虑网壳的屈曲模态,考虑一致缺陷模态法并引入不同的结构初始缺陷,对结构进行非线性有限元全过程跟踪分析,初步了解该网壳结构失稳的一般规律。