北京新机场装配式单层铝合金网壳结构整体稳定性能研究

以北京新机场装配式单层铝合金网壳结构作为研究对象,建立了其装配式节点——板式节点及考虑节点性能的单层铝合金网壳的有限元模型,分析了板式节点的力学性能及节点性能对单层铝合金网壳稳定性能的影响。研究表明：板式节点刚度良好,破坏表现为不锈钢拉铆钉剪切破坏、连接板拉剪破坏和杆件在螺栓孔处承压破坏;北京新机场装配式单层铝合金网壳结构的整体稳定性能良好,承载力约为刚接网壳结构的90%,满足JGJ 7—2010《空间网格结构技术规程》的要求;由于铝合金材料无明显的屈服台阶,弹性模量较小,考虑几何非线性和材料非线性的稳定承载力比仅考虑几何非线性的稳定承载力降低约30%,结构发生弹塑性失稳,结构失稳形态表现为网壳结构在靠近长轴右端出现凹陷。     

甘肃科技馆球幕影院结构设计

甘肃科技馆球幕影院看台以下部分采用钢筋混凝土结构,看台以上部分采用内外两层球面钢网壳结构,两层网壳间无联系.外壳采用肋环形单层球面网壳,节点采用带盖板的焊接圆筒节点;内壳采用局部加斜杆的肋环形单层球面网壳,节点采用一般焊接球节点.对基础及看台结构选型进行了简述,阐述了混凝土部分及网壳结构分析计算方法,此外对外壳节点设计进行重点叙述.分析表明:混凝土看台结构及网壳结构选型对建筑功能适应性良好,结构安全可靠,网壳及节点设计合理、美观.     

庐山杏林植物园温室空间铝单层网壳结构设计

庐山植物园温室项目位于江西省庐山市,采用空间铝单层网壳结构体系。针对单层网壳结构变形大、整体稳定性较差等问题,经过研究该项目的建筑造型和曲面划分,在网壳边缘的开口位置及曲面衔接位置设置钢箱梁的方式对该体系进行加强,并采用3D3S结构计算软件完成了结构的静力分析和整体稳定分析,并通过ABAQUS有限元软件对关键节点进行了节点有限元分析,分析结果证明该项目结构可满足规范设计要求,安全可靠。     

折叠网壳结构的初步设计评述

基于折叠网壳的使用功能要求,系统综述了折叠网壳的各种结构形式、基本单元及节点种类,全面评述了折叠网壳结构初步设计中几何设计、结构选型、节点设计等步骤的设计方法及主要控制因素,为折叠网壳结构的设计奠定了理论基础。     

半刚性连接网壳结构的有限元分析

建立了半刚性连接网壳结构的有限元模型,推导了考虑节点柔性的三维梁单元刚度矩阵,并对单元的固端力做了修正.在此基础上编写了相应的用户子程序UEL,该程序可以对半刚性连接的网壳结构进行节点位移和杆件内力的计算分析.算例验证了本文所提出的模型及所编程序的正确性,最后分别对单层和双层网壳结构进行了半刚性节点分析,通过计算得到了一些有益于指导网壳工程设计的重要结论.     

双曲双扭矩形钢管网壳结构设计研究

采用ANSYS通用有限元软件对临夏民族大剧院双曲双扭矩形钢管屋盖结构进行了地震非线性时程分析和风荷载作用分析;根据分析结果初步确定结构的关键构件,并考虑几何非线性和材料非线性,对网壳关键节点受力性能进行分析;建立与关键构件规格相同的通直矩形钢管,研究2种节点的塑性发展和屈曲形态。结果表明:双曲双扭矩形钢管单层网壳结构不但具有传统球面网壳结构良好的抗震性能和抗风性能,并且能够满足多样的建筑风格;通过对比双曲双扭矩形钢管节点和通直矩形钢管节点的承载力性能和屈曲形态,能够了解结构双曲双扭矩形钢管节点的特点,为后续施工提供指导,对实际工程具有重要意义。     

"凯威特-联方"马鞍型网壳静动力分析

在参数化设计快速建模的基础上,采用ANSYS软件分析了杂交型"凯威特-联方"马鞍型网壳在不同结构参数下的静力和动力性能.运用时程分析法对"凯威特-联方"马鞍型网壳进行地震响应分析,通过分析杆件和节点最大内力及位移时程响应曲线,得到结构内力与位移的分布规律.结果 表明:在矢高f、环向区域份数Kn和径向节点圈数Nx一定的情况下,上部结构径向圈数Ns与Nx的比值Ns/Nx接近0.8时网壳结构的整体挠度最小;跨度S与结构整体挠度和最大水平支座反力均成正比;在地震作用下网壳结构没有出现强度破坏,这为网壳结构选型优化和实际工程抗震设计提供了理论依据.     

具有加劲肋的焊接球节点刚度分析(英文)

空间网壳结构的节点是半刚性的,节点刚度对大跨度网壳结构的稳定承载能力有着重要的影响.按节点完全刚接或完全铰接计算会过高或过低地评价结构的稳定承载能力.而具有加劲肋的焊接球节点被广泛应用在大跨度空间网壳结构中.本文采用有限元软件ANSYS对具有各种不同形式加劲肋的焊接球节点轴向刚度和弯曲刚度进行了分析,并与无肋焊接球节点进行了比较.通过回归分析,得出了具有各种不同形式加劲肋的焊接球节点轴向刚度和弯曲刚度的实用计算公式.本文为考虑节点刚度的大跨度网壳结构稳定分析提供了理论基础,并得出了可应用于实际工程的结论.     

"凯威特-联方"马鞍型网壳静动力分析

在参数化设计快速建模的基础上,采用ANSYS软件分析了杂交型"凯威特-联方"马鞍型网壳在不同结构参数下的静力和动力性能.运用时程分析法对"凯威特-联方"马鞍型网壳进行地震响应分析,通过分析杆件和节点最大内力及位移时程响应曲线,得到结构内力与位移的分布规律.结果 表明:在矢高f、环向区域份数Kn和径向节点圈数Nx一定的情况下,上部结构径向圈数Ns与Nx的比值Ns/Nx接近0.8时网壳结构的整体挠度最小;跨度S与结构整体挠度和最大水平支座反力均成正比;在地震作用下网壳结构没有出现强度破坏,这为网壳结构选型优化和实际工程抗震设计提供了理论依据.     

单层三向网格圆柱形板节点曲面网壳施工技术

沈阳宝能环球金融中心一阶段项目裙房屋顶天窗为单层三向网格圆柱形板节点曲面网壳,网壳跨度30m,离地面最大高度40m,考虑到网壳弦杆截面小、网壳跨度大、离地面高度大,以往在进行网壳结构施工时,常采用吊装法、滑移法或满堂脚手架支撑平台,但前两者均适用于小跨度,而后者则又具有工期长和成本高等缺点。本工程通过设计钢桁架平台和万向节点支撑杆,选用节点与拼装施工等一系列的研究和实践,证明了基于钢桁架平台和万向节点支撑杆的施工技术适用于曲面网壳结构高空散拼。同时,采用圆柱形板节点,节点传力明确、直接,满足结构受力要求,并解决了复杂曲面网壳弦杆安装方向问题,避免由于制作和安装误差导致网壳弦杆与节点无法对接。本施工技术具有灵活性高、可操作性强、工期短、成本低、施工方便和安全可靠等特点。     

杆件初弯曲对网壳结构弹塑性稳定性能影响研究

为研究杆件初弯曲对网壳结构弹塑性稳定性能的影响,采用多段梁法模拟杆件的初弯曲,通过ANSYS软件给出2种建模方法引入网壳结构的杆件初弯曲。根据杆件初弯曲的随机性介绍随机缺陷模态法,以Kiewitt-8型网壳为例解释随机缺陷模态法的模拟过程并考察杆件初弯曲方向角和幅值随机变量对网壳稳定性的影响,由此得到修正的一致缺陷模态法。基于上述方法,分析考虑杆件初弯曲的Kiewitt-6、Kiewitt-8和短程线型单层网壳的稳定性,定量给出杆件初弯曲对不考虑节点偏差结构和考虑节点偏差结构承载力的影响。结果表明：对于不考虑节点偏差结构和考虑节点偏差结构,杆件初弯曲将明显降低结构承载力,并且能够改变结构的塑性发展程度,杆件初弯曲对单层网壳弹塑性稳定性能的影响不可忽略;修正的一致缺陷模态法能够有效评估考虑杆件初弯曲的网壳结构承载力的较小值。     

肋环四撑杆型大开口弦支网壳体育场罩篷结构形态分析及优化设计

为从结构体系层面改善大跨度屋盖结构受力性能和经济性，提出一种肋环四撑杆型大开口弦支网壳的结构形式，可应用于大跨度体育场环形罩篷结构。与常规的弦支网壳不同，该结构的下弦节点设置四根撑杆，提高了整体结构的稳定性；且上弦层网格可采用铰接节点，减少环索和斜索的用量，预应力张拉施工便捷。区别于多撑杆类索穹顶，该结构上弦不采用索系而采用杆系，使造价经济，且便于铺设刚性屋面。针对该大开口弦支网壳，根据节点平衡方程，推导出了预应力态索杆内力一般性计算公式，分析了弦支网壳预张力分布随几何参数的变化规律。以跨度200 m的大开口体育场罩篷为例，通过全局敏感性及相关性分析，揭示了该弦支网壳整体刚度的主要影响因素为几何参数，而预张力仅起到维持局部稳定和预起拱的作用。基于两种改进遗传算法对该弦支网壳结构进行了优化设计与权衡分析，结果表明在满足稳定性前提下适当提高结构矢高和厚度，有利于改善结构刚度和经济性。最后对张拉施工和静力加载至整体失稳的全过程进行了模拟分析，表明该弦支网壳可高效利用上弦杆拉、压两端的截面强度，而施工阶段仍有必要引入临时支撑。     

单层杯形网壳竖向承重结构的研究应用

在常见的网壳结构中,网壳一般用做屋面结构,自支承或支承于其他结构上,而将网壳用做它承结构尚不多见.以具体工程为背景,分析单层杯形网壳作为竖向承重结构支撑楼板时的受力性能.结合网壳的几何形式,从结构概念上分析荷载传递分体系的构成,阐述整体结构的受力特点并在设计中对其进行验证.此外,对工程中两种较为特殊的鼓节点和滑动支座节...     

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。     

球面网壳结构的外扩法施工

球面网壳结构的外扩法施工随着空间结构的迅猛发展，人们已不满足于平板网架的设计和使用，于是各种形式的网壳结构便应运而生。网壳可分为球面网壳和柱面网壳，它们有一个共同的特点：节点在Ｚ轴的坐标变化大。由于这一特点，国内大多数厂家基本采用阶梯式满堂脚手架逐圈...     

上海天文馆球幕影院复杂壳体混合结构设计

上海天文馆球幕影院是由钢结构球体网壳和曲面混凝土薄壳组成的混合结构。阐述了该混合结构的特点和难点,分析了结构的整体稳定性、大震作用下的塑性损伤分布、关键连接节点性能等。结果表明:连接节点的构造可靠,结构整体不会发生失稳破坏;球体网壳满足大震弹性要求,混凝土壳体满足大震不屈服要求。     

广州增城大球场东罩棚钢结构设计

广州增城大球场建筑方案新颖、独特,结构设计利用建筑上人字拱的造型,采用拱-索-网壳结构体系,与建筑方案交相辉映。通过对结构体系进行简要介绍,采用MIDAS和ANSYS软件对球场东罩棚钢结构进行各工况下的设计计算和对比分析,并对部分关键节点进行精细化设计,使其能够较好地满足承载力及使用功能的要求。分析结果表明:拱-索-网壳结构体系可以有效地提高扁平网壳的整体稳定性,控制风吸作用下的变形和减小风吸作用下对柱顶的巨大拉力。     

单层球面网壳的优化设计

提出了单层球面网壳结构的一种优化设计方法 ,它是一种以网壳的总造价为目标函数 ,取网壳的网格数、矢高、杆件截面面积和节点体积作为优化设计变量 ,采取直接搜索法与准则法相结合的优化设计方法 .基于用 Fortran90软件编制的优化设计程序 ,对单层球面网壳结构进行了大量的计算 ,用回归分析得出网壳最优网格数、矢高、杆件截面面积和节点体积 ,同时使杆件面积规格化 ,以便直接用于实际工程     

大型网壳结构安装施工技术

浙江黄龙体育中心主体育场网壳挑蓬结构施工中，在内环钢梁合龙前，为避免产生次应力，网壳不能与内环钢梁连接，故采用“衬管法”将网壳合龙段杆件和内环钢梁上的半球节点定位连接，并针对超长大面积钢网壳的合龙采取措施，保证了东西区网壳在2个月内顺利合龙，安装精度及焊缝质量均满足规范及设计规定的要求。     

焊接空心球节点网壳结构的节点刚度等效刚臂换算研究

焊接空心球节点是网壳结构中常用的节点形式。本文提出了一种等效刚臂换算方法考虑焊接空心球节点刚度,并利用ANSYS有限元软件建立焊接空心球节点网壳结构的传统的梁单元模型和等效刚臂换算法的模型,对40m跨度的焊接空心球节点单层球面网壳进行静力和稳定性能分析,并进行了对比,讨论了设计中焊接空心球节点刚度对网壳整体结构刚度及稳定性的影响。同时,还研究考虑有限元软件计算中梁单元的计算精度对计算结果的影响。本文对焊接空心球节点单层网壳结构设计工作中考虑焊接空心球节点等效刚臂作用的意义提出了建议。