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。     

预应力纤维材料加固木梁研究

普通纤维加固木结构不能充分利用纤维材料的高强性能，对于构件的变形也不能起到很好的降低作用，而对纤维材料施加一定的预应力将很好解决这些问题，本对预应力纤维材料加固木梁进行了理论分析，给出在预应力条件下粘结应力的解析解，并提出简单实用的预应力施加方法——预弯法，为工程应用打下基础。     

大跨椭球面圆形钢拱结构的强度及稳定性分析

九寨沟甘海子国际会议度假中心温泉泳浴中心为一平面尺寸150m×65m的椭球形壳体。为满足建筑设计简洁通透的要求,该工程采用了沿椭球面短轴方向布置圆形钢拱结构为主要承载构件、拱间沿长轴方向布置矩形钢管作为檩条的结构方案。圆形钢拱则采用了一种新颖的上部∏形截面、下部圆管截面构成的组合截面形式。本文介绍了该结构的结构选型,分别给出了单拱结构、整体结构的内力分析、线性特征根屈曲分析及几何非线性分析的分析结果。分析表明,在升温条件下壳体结构出现很大的薄膜压应力,结构的稳定承载能力急剧下降。本文提出通过在结构中部设置伸缩缝的方法调整壳体屈曲前的薄膜应力状态,释放部分温度应力,从而达到提高结构整体稳定性的目的。     

建筑膜材力学性能与焊接缝合性能试验研究

对一系列常用建筑膜材进行了试验研究,主要包括:ETFE、PTFE膜材单向拉伸试验,得到了相应的破坏形态、应力-应变曲线、极限强度和破断延伸率;ETFE、PTFE膜材反复加载试验,得到其在反复荷载下的应力-应变曲线、弹性刚度(弹性模量);PVC/PES背贴焊接缝合试验,得到了应力-应变曲线、背贴条宽度、焊接缝合强度系数;PTFE膜材搭接缝合性能试验,得到应力-应变曲线、搭接宽度、焊缝效率系数.本文成果对膜结构设计具有重要参考价值.     

索穹顶结构施工成形理论分析和试验研究

根据索穹顶结构由拉索和压杆组成的几何拓扑关系,提出一种新的施工成形方案——由外及里逐圈按阶段分批调节压杆长度到原长的成形方案;并采用抛物线单元建立已知原长的构件变形后节点坐标与构件内力之间的关系,在此基础上提出了一种基于动力松弛法、控制构件原长求解各阶段平衡态时杆件内力和节点坐标的理论分析方法;最后通过设计加工一直径为5 m的索穹顶模型试验对该施工成形方案的可行性及理论分析方法的正确性进行了模拟和验证。试验结果与理论计算值基本符合,表明基于动力松弛法、控制构件原长的找形分析方法是正确有效的、由外及里逐圈分批调节压杆长度到原长的施工成形方案是可行的。     

折板式网壳结构的动力性能分析

折板式网壳结构是一种优良的空间结构,其静力性能和经济性均优于普通网架,而且建筑造型优美,形式丰富。本文采用振型分解反应谱法和时程分析法对折板式网壳结构的动内力作了研究,计算分析了结构厚度、坡度等参数对动内力的影响。通过计算表明,折板式网壳的动内力仅为相应网壳的二分之一,动内力的分布规律也有别于一般网架。除个别杆件外,折板式网壳杆件的动静内力之比约为10%。此外,采用反应谱法与时程法两者计算结果基本一致。本文计算结果可供工程设计时参考。     

降阶谱解法在索穹顶结构风振分析中的应用

索穹顶是一种具有很强风振敏感性的大跨度柔性结构,考虑到强几何非线性的特点,其风振分析应采用时域法进行.在基于一定的目标谱进行风速时程模拟方面,谱解法相对于其他方法具有精度高、无需引入模型等优点,但求解效率低、时间长.结合本征正交分解技术对谱解法进行降阶处理,极大地提高了谱解法的求解效率,并且其计算精度可以事先加以预测和控制.针对一肋环型索穹顶结构采用降阶谱解法模拟风速时程,并将模拟风谱与目标谱进行了对比,结果基本一致,说明降阶谱解法可以很好地应用于索穹顶结构的风振分析.     

一种预应力单层折面网壳结构的试验研究

单层折面网壳是近年来新兴起的一种由三角形折面网格组成、外形如宝石群或宝石晶体的单层网壳结构。为改善单层折面网壳的受力性能、提高结构刚度、优化结构设计,可在其基本结构体系的基础上增设若干道预应力环索。以铰接B6,8型单层折面网壳为例,通过模型静载试验验证了理论分析的可靠性,对比分析了结构施加预应力前后的受力性能,并在施工张拉模拟试验的基础上给出了合理可行的张拉施工方法。     

一种新型内外双重张弦网壳结构形状确定问题的研究

内外双重张弦网壳结构是一种新型的空间结构形式。该文采用局部分析法的思想,上部网壳按肋环型布设,对结构的形状确定问题进行了研究。算法1从节点平衡关系入手,对单榀内外组合张弦梁结构的形状确定问题进行了讨论,并给出了体系的初始预内力简捷计算法;算法2在介绍原有数值算法的基础上,提出了改进方法,并对计算过程参数的选取进行了讨论。通过算例比较了以上两种找形方法的计算结果,说明了方法的正确性。该文最后,给出了内外双重张弦网壳结构初始预内力分布的设计流程。 方法 方法     

向量式有限元在索穹顶静力分析中的应用

索穹顶结构是一种由预应力拉索与竖杆组成的高效柔性空间结构,易发生较大位移,拉索可能出现松弛现象。该文采用向量式有限元进行了索穹顶的静力分析。向量式有限元是一种向量力学与数值计算相结合的分析方法,不同于传统分析力学方法和其他数值计算方法。向量式有限元基于运动方程求解,不需求解非线性方程组及刚度矩阵,尤其适合于发生刚体位移和几何大变形的结构或机构求解。该文首先介绍了向量式有限元的基本原理,推导了预应力索单元的求解公式,最后采用自编向量式有限元程序,分析了一个单摆模型和一个索穹顶结构模型。结果表明:向量式有限元应用于索穹顶静力分析是可行而且可靠的,在传统有限元计算难以收敛的情况下仍然可以对结构进行精确的非线性分析,为索穹顶的非线性分析提供了一种新的方法和手段。