蜂窝四撑杆型索穹顶的构形和预应力分析方法

提出了一种新型的蜂窝四撑杆型索穹顶,它的构形为索穹顶的上弦索是一种蜂窝形网格布置,下弦节点处设有四根撑杆,上弦节点处设有两根撑杆.改变了现有国内外工程应用和研究的索穹顶,如肋环型、葵花型、Kiewitt型、鸟巢型索穹顶的上弦为长矩形条或联方形的网格布设,也改变了上、下节点处只有一根竖向撑杆的特点.完全抛弃了Fuller构想拉索海洋与撑杆(压杆)孤岛的构形.这种蜂窝四撑杆索穹顶具有环索、斜索数量少,撑杆和整体结构稳定性好,施工张拉方便,造型丰富优美等诸多优点.文中还根据节点平衡方程,推导了蜂窝四撑杆型索穹顶预应力态索杆内力的一般性计算公式,对若干参数的索穹顶给出了索杆预应力的计算用表和对比分析,以了解索穹顶预应力态的分布规律和特性.本文研究为索穹顶的设计和选型提供了新形式、新思路.     

凯威特型索穹顶结构多种张拉成形方案模型试验研究

张拉成形技术属于索穹顶结构的关键技术。为分析比较各种张拉成形方案的施工可行性和方便性,同时深入理解预应力生成机理,对一凯威特型索穹顶结构模型进行了逐步张拉外圈斜索成形、一次性张拉外圈斜索成形及由外及里逐步调节压杆到原长成形等三种成形方案的张拉成形试验,跟踪了张拉成形全过程。试验研究表明：三种张拉成形方案都是可行有效的,其中一次性张拉外圈斜索成形方案施工较为方便;逐步调节压杆长度到原长成形方案精度相对较高;控制构件原长的张拉成形控制技术不仅适用于单整体自应力模态体系,也适用于多整体自应力模态体系;体系预应力伴随着构件的逐步张拉到位而逐步生成。     

预应力张弦梁结构的形态分析--改进的逆迭代法

本对预应力张弦梁结构的形态分析做了进一步的探讨，从工程应用的角度重新定义了该类结构的受力状态，提出了以初应变为媒介的改进的逆迭代法，可以成功地求解预应力张弦梁结构的初始态预应力分布和相应的零状态放样几何，并可保持结构的完整性，进行后续的荷载态分析。     

葵花三撑杆Ⅱ型索穹顶结构预应力态确定、参数分析及试设计

提出一种新型葵花三撑杆Ⅱ型索穹顶的结构构形,该结构不沿用Fuller"拉索海洋与压杆孤岛"传统意义上张拉整体构想,而是在下弦节点处采用了3根撑杆交汇的布置方案(Ⅱ型),可使一道环索管辖两圈脊索,上弦网格数不变时斜索和环索可减少一半,提高张拉施工便易性,并改善局部及整体结构的稳定性.根据节点平衡方程,推导了葵花三撑杆Ⅱ型...     

月牙形索桁罩棚结构的施工成形分析和试验

对浙江省乐清市体育场所采用的新型月牙形空间索桁罩棚结构的施工方法进行了研究.提出一种在低空台架组装构件,并依次牵引上下径向索提升整体结构的施工方案.利用动力松弛法对体系的提升过程进行了数值模拟.从减小牵引距离的角度计算了组装台架的合理形状.分析了提升过程中体系的形状和内力变化特点,并发现局部撑杆倾倒的情况.借助于乐清市体育场罩棚结构的1∶15试验模型,依据该施工方案进行了张拉提升试验.测量了各提升步骤的环索节点坐标、环索和径向索的轴力,且与数值模拟结果相比符合良好.数值分析和试验结果表明:采用低空组装整体提升的施工方法可以实现月牙形空间索桁的有效成形,提升过程体系运动形态总体稳定.     

考虑几何非线性影响的单层网壳优化设计

本文研究了单层网壳结构以杆件自重最轻为目标函数的优化问题，给出了考虑位移约束和应力约束的优化算法，优化过程中考虑了结构几何非线性的影响。编制了相应的计算程序，并通过算例分析验证了本文方法的有效性。算例分析还表明了单层网壳优化中几何非线性影响的重要性。     

单层叉筒网壳结构的网格形式与受力特性

叉筒网壳是由圆柱面网壳交贯而成的新型网壳结构,有谷线式(“帽檐”式)和脊线式(“瓜瓣”式)两类曲面,两类曲面可根据柱面网壳的杆件布置方式形成各种网格形式.本文首先对各种网格形式的单层叉筒网壳的内力与变形进行比较,继而选取三角形网格Ⅰ型进行了详细的参数分析和几何非线性分析,总结了单层叉筒网壳的受力特性.     

局部双层柱面网壳的形式及其稳定性分析

首先提出柱面网壳局部双层形式的形成方法与原则，给出常见局部双层形式，并分析其构造特点。采用几何非线性有限元理论，对不同网壳形式进行了深入的稳定性分析、参数分析，以及边界支承条件的影响等。本研究结果对实际工程有重要应用价值。     

弦支双曲扁网壳结构的鲁棒构型分析及试验研究

针对不良拓扑布置导致的结构鲁棒性不佳问题，以系统传递函数的H₂范数为基础，建立结构鲁棒性定量评价指标和鲁棒构型求解方法。以单元相对密度为设计变量，采用变密度模型描述材料的刚度，将结构的鲁棒设计转化为连续体拓扑优化，并对大爆炸算法进行二级搜索的改进，进而求解连续体拓扑优化模型。以四点支承的弦支双曲扁网壳结构为例，分析不同荷载作用下的鲁棒构型，探索不同参数的大爆炸算法优化效果，通过静力试验和冲击试验，对优化后模型和未优化模型进行对比分析。结果表明，二级搜索的大爆炸算法可以有效地应用于弦支结构的鲁棒设计中，改进的大爆炸算法加快了收敛速度，依据鲁棒构型进行杆件布置，可显著提高结构的力学性能和抗干扰能力。     

宝石群单层折面网壳构形研究和简化杆系计算模型

深圳大运会体育馆、体育场的主体结构是由三角形网格组成,其外形如宝石群,为单层折面空间网壳结构.通过构形研究和机动分析,论证了宝石群单层折面网壳是一种满足几何不变性基本要求的静定空间桁架结构.通过研究圆形平面的宝石群单层折面网壳,提出了简化杆系计算模型及其计算方法,可精确求得网壳结构的内力和位移.在基本结构体系基础上,增...