斜拉网壳结构的非线性静力分析

斜拉网壳结构是一种新颖的杂交结构体系,是“刚性”和柔性基本结构结合的典型,可跨越更大的跨度。本文基于Taylor展开公式和变分原理,推导了具有二阶精度的空间杆单元新型几何非线性刚度矩阵。研究了斜拉索的非线性问题和塔柱简化计算问题。针对弹性和刚性支座,以及是否考虑塔柱共同工作等影响因素,借助孤长法,数值计算了斜拉柱面和斜拉穹顶网壳结构极限承载力问题;同时,分别与相应的网壳结构计算结果进行了比较,最后,得出了有应用价值的结论和建议。     

空间结构领域研究生学位论文信息（之二）

(一 )博士研究生学位论文 (浙江大学 )序　　号博士生导师毕　业　论　文　名　称DZJU0 1— 970 4周　岱董石麟斜拉网壳结构的非线性静力、动力和地震响应分析DZJU0 2— 980 1邓　华董石麟拉索预应力空间网格结构的理论研究和优化设计DZJU0 3— 980 6王　星董石麟板锥网壳结构的理论分析与受力特性的研究DZJU0 4— 980 6黄　勇 董石麟马克俭 钢筋混凝土空腹夹层板的联络分析与实践DZJU0 5— 980 6陈务军关富玲空间展开桁架结构设计原理与展开动力学分析理论研究DZJU0 6— 990 6夏开全董石麟局部双层球面网壳的非线性稳定性研究DZ…     

连云港体育场大跨度钢结构顶篷设计

连云港体育场看台顶篷为斜拉网壳结构体系,建筑造型新颖独特,对结构选型和布置提出了较高要求。文中分析了几何拉索非线性对结构的影响,考虑各种荷载工况,对结构进行了全面的分析。分析结果表明,此类结构体系的非线性效应显著,异形顶篷屋面对风荷载非常敏感,应保证拉索在风压和风吸状态下均处于工作状态。     

预应力拉索网格结构的设计与研究

结合近年来多项预应力拉索网格结构工程的实践 ,以多个各具特色的预应力拉索网格结构工程———山西太旧高速公路标志建筑斜拉网壳和悬挂网架 ,广州越秀山体育场挑棚斜拉网架 ,苏州工业园区游泳馆预应力拉索网架 ,厦门海沧大桥收费站预应力拉索网架 ,嘉善体育馆预应力网架 ,浙江海洋学院体育馆斜拉网架为基础 ,阐述了预应力拉索网格结构在工程中应用的形式、设计思想、索张拉力与垂跨比的关系以及拉索作用方式和效果。     

北京将台花园拱壳杂交钢结构的单拱稳定性分析

对于大跨度空间钢结构而言,整体稳定分析不可忽略。北京将台商务中心冬季花园采用网壳与拉索杂交结构,玻璃幕墙固定于拉索上。其中网壳部分由9榀空间钢拱和普通壳体杆件组成,可以看作拱壳杂交结构。本文选取了结构中跨度最长的单榀拱结构进行稳定分析,包括特征值屈曲分析及非线性全过程分析。结果表明,单拱的稳定承载力满足要求,非线性对单榀结构的稳定性能有较大影响。此外,尽管几何初始缺陷对弹性结构的稳定性能有一定影响,但对弹塑性结构的稳定性能影响不大。     

湘潭大学体育馆斜拉网壳屋盖受力分析

湘潭大学体育馆斜拉网壳屋盖由两片正放四角锥柱面网壳和24根预应力斜拉索组合而成,采用周边铰支撑.本文根据荷载及边界条件分析了不同预应力拉索作用位置和预拉力大小对屋盖结构的影响,提出了斜拉网壳存在一个最佳的拉索作用位置和合适的预拉力值使得该屋盖体系受力最为合理,且用钢量最少.     

国家奥林匹克体育中心综合体育馆斜拉网壳结构试验研究

奥林匹克体育中心综合体育馆为斜拉网壳结构,这种结构在国内系首次应用。为探索结构的受力和变形性能,研究钢筋砼塔筒位移,斜拉索内力变化、松索(换索)的影响,按原型作了1/20比例的模型试验。除模型的静、动力试验外还进行了斜拉索与钢桁架联接节点试验。试验结果与计算分析结果基本相符。     

双层拱形网壳结构预张拉力优化分析

双层拱形网壳结构在建筑美观和受力合理性上有着独特的优势,在大跨度空间结构中的应用越来越广泛。在双层拱形网壳结构的设计和安装过程中,控制拉索的预张拉力是保证其安装安全和位形符合设计要求的关键。本文从确定双层拱形网壳结构拉索预张拉力的分析优化方法入手,选择精确可靠、分析简单的方法,依托实际工程的对比计算,得到了逆分析法和张力补偿法对双层拱形网壳结构拉索预张拉力分析的结果。比较后发现,张力补偿法更适用于双层拱形网壳结构拉索预张力的确定。     

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.     

我国大跨度空间钢结构的发展与展望

本文阐述了我国大跨度空间钢结构应用与发展的基本情况,这些空间钢结构包括有大跨度大面积网架结构、大跨度大悬臂网壳结构、组合网架结构、组合网壳结构、预应力网架与网壳结构、斜拉网架与网壳结构、铝合金或不锈钢等材料的网架与网壳结构、特种网架与网壳结构等。最后,本文展望了二十一世纪的大跨度空间钢结构。     

索网结构非线性地震反应分析实用方法

采用现有方法分析索网结构非线性动力反应时,仅能对矩形平面索网结构建立等效单自由度(ESDF)模型,地震作用下,此类结构的响应只能采用时程法进行计算。基于结构整体刚度参数的概念,结合模态推覆分析方法,建立了任意形状索网结构的非线性ESDF模型,该模型刚度特性与Duffing系统相同。采用能量平衡法,导出了索网结构非线性ESDF体系的等效线性刚度ke与位移反应d的关系;结合ESDF体系的等效质量,将加速度-周期(a-T)格式的设计反应谱变换为刚度-位移(k-d)格式;与ke-d关系式联立求解得出ESDF体系的非线性地震反应。该方法在线性设计反应谱的基础上,合理考虑了索网结构的非线性刚化效应。数值算例表明,相对于线性振型叠加反应谱法,该方法具有更好的适用性。     

张拉整体结构静力性能的参数分析

应用非线性有限元理论,对预应力态和荷载态的张拉整体结构进行了分析。将结构离散为空间索和杆单元,考虑单元的几何非线性,建立了近20个模型,分别就两种工况进行了大量计算。研究了几何外形、预应力、跨度、矢跨比等参数对结构非线性的影响程度,并把线性与非线性结果进行了比较,得出了有益的结论,为结构的动力分析奠定了基础。     

A novel approach to evaluate the equivalent dynamic stiffness of guy clusters in telecommunication masts under ground excitation

Telecommunication structures are essential components of communication and post-disaster networks and critically important facilities require reliable earthquake-resistant design procedures in seismically active regions. Calculation of the nonlinear seismic response of tall guyed masts using detailed time-step finite element methods is far more complex than linear response spectrum analysis that is routinely used in structural engineering practice. It is recognized that detailed computational procedures are not always necessary, in particular when the goal of the analysis is to provide a global earthquake-resistant design check on a regular structure with predictable response: this is when rational simplified methods are called upon to calculate the seismic demand. However, up until now, no such method exists for tall guyed masts that can account for the dynamic cable-mast interactions which dominate seismic effects in these structures. In the study reported here, the writers explore the dynamic behavior of guy cables under harmonic and seismic support ground motion through detailed computational modeling and propose a novel frequency-dependent method to evaluate the equivalent dynamic stiffness of guy clusters. This development will contribute efficiently towards a new robust rational model of general applicability for simplified seismic analysis of tall guyed telecommunication masts.Detailed numerical simulations involving 57 guy cables from eight existing towers with varying heights of 150-607 m were used in the study. A mathematical procedure was developed to replace the nonlinear time-variant cable stiffness with an equivalent linear frequency-dependent spring/mass system, based on the response spectrum of individual guy cables and the frequency content of the seismic excitation. Comparison of the main response indicators of these equivalent models and the detailed nonlinear finite element analysis results confirmed the reasonable and consistent engineering accuracy of the proposed simplified method with considerable savings in analysis effort.     

张拉结构中连续索滑移问题的研究

考虑到张拉结构施工控制中索内力的变化,即索由只随自重到承受外荷载,由预应力为零到随很大的预应力,由悬索自垂到拉索绷紧,比较按离散索和连续索计算对张拉结构施工张拉的影响,以及探求一种广泛适用的连续索的计算模式和程序算法就显得非常必要。本基于悬链线单元对此问题进行了系统分析和深入研究,提出了一种新的考虑索段滑移的悬链线索单元程序算法,并编制了相应的面向对象的有限元程序。对算验的表明本方法是正确的。     

列车荷载作用下铁路斜拉桥索-梁相关振动研究

为了研究大跨度铁路斜拉桥的索-梁相关振动,基于拉索非线性振动理论,开发了有限元索动力单元,该单元在静力计算中为普通直杆单元,动力特性计算中可以计算拉索局部自振频率,动力时程计算中可以计算拉索非线性振动与整体结构振动的相互作用;编制了计算程序,建立了大跨度铁路斜拉桥有限元模型,同时使用索动力单元模拟斜拉索,最后研究了列车通过斜拉桥时梁、塔的带动下拉索发生索-梁相关振动的特性。结果表明:对于大跨度铁路斜拉桥,列车在设计速度范围内通过桥梁时索-梁相关振动不会导致拉索产生大幅振动。     

非径向受力单层球面网格结构的弹性静力稳定分析

非径向受力单层球面网格结构是一种新型结构形式,其造型美观,构造简单,能很好地满足建筑学功能要求。但此结构构件的内力呈“涡旋向下”的方式传递,与传统径向受力球面网格的力学性能具有很大不同。论文根据实际工程情况,利用有限元分析软件ANSYS,计算出不同矢跨比、不同加载形式的单层球面网格结构的极限承载力,通过分析这些因素对网壳结构极限承载力的影响,得出非径向受力单层球面网格结构的受力特性,并提出相应的工程设计建议。     

Probabilistic response evaluation for RC flexural members subjected to blast loadings

The probabilistic responses of the maximum displacement and displacement ductility factor for a reinforced concrete (RC) flexural member against potential blast loadings are evaluated through a nonlinear dynamic analysis of its equivalent single-degree-of-freedom (SDOF) system. Monte-Carlo simulation is used in the analysis. Some differences are observed between the actual responses of the RC member and those of the equivalent SDOF system due to the complex behaviours of reinforced concrete structural members under blast conditions. Two non-dimensional indices are defined to quantify the differences and their expressions are generated through a large amount of numerical and statistical analyses. The approach of utilizing the indices into a probabilistic response assessment of RC flexural members accounting for different kinds of uncertainties is illustrated via four numerical examples which are verified through nonlinear dynamic finite element analysis. It is concluded that the probabilistic response of RC flexural members obtained from the developed approach have a similar distribution with those from probabilistic nonlinear finite element analysis.     

大跨度斜拉桥几何非线性静力计算分析

以斜拉桥作为研究对象,对斜拉桥的几何非线性问题进行了详细的介绍,并讨论了斜拉桥非线性分析的几种基本方法,编制相应的计算程序对几座典型的实桥进行了计算分析.计算结果表明,斜拉桥这种柔性结构在恒载作用下是高度非线性的,跨径越大,几何非线性表现得越突出,结构分析与设计中考虑几何非线性的影响就显得十分必要.     

考虑柱底纵筋滑移的纤维模型及框架地震反应分析

基于材料本构关系的纤维模型能有效模拟柱在变轴力与双向弯矩耦合作用下的非线性反应,但常规的纤维模型分析方法忽略了纵筋滑移。在纤维模型基础上,采取在非线性梁柱单元端部附加零长度截面单元的方法以模拟杆端纵筋滑移的影响。以钢筋混凝土柱为例,将弯曲转角、滑移引起的固端转角等模拟结果分别与柱在低周反复荷载作用下的试验数据进行对比,校准了该模型化方法。考察了6层钢筋混凝土平面框架的非线性地震反应,研究了底层柱根纵筋滑移对框架整体和局部反应的影响。结果表明,模拟分析的纵筋滑移规律与柱的试验结果相符较好。底层柱根纵筋滑移有增大框架整体非线性地震反应的趋势,并将改变底层柱非线性变形的组成方式,减小其柱端塑性铰区的非线性弯曲变形。