中心环-套筒节点单层网壳结构稳定性研究

将装配式节点中心环-套筒节点引入到K8单层网壳结构中,建立装配式单层网壳结构数值模型。研究中心环-套筒节点单层网壳静力稳定性能,并与刚接单层网壳结构进行比较。讨论矢跨比和跨度对结构整体稳定性能的影响。研究结果表明:最大适用跨度下中心环-套筒节点单层K8球面网壳稳定承载力约为刚接结构的62%。随矢跨比的增大,装配式单层网壳结构稳定承载力增大,结构稳定承载力随着跨度的增大而减小。     

钢框架-冷弯薄壁型钢墙体组合结构抗震性能研究

为了提高传统低层冷弯薄壁型钢体系的抗震性能，对钢框架-冷弯薄壁型钢墙体组合结构进行了拟静力加载试验，研究了钢框架、覆面板材、开洞等因素对组合结构抗震性能的影响。采用等效拉压弹簧模型对试件进行了简化模拟，并将模拟结果与试验结果进行对比。研究结果表明：将框架与剪力墙组合，可以使剪力墙的破坏模式从龙骨边柱屈曲的脆性破坏改为龙骨骨架较完好的延性破坏；增加框架后，组合结构弹性抗剪刚度提高了约30%,受剪承载力提高约10%;框架的约束使破坏后的组合结构在位移角1/20时保持70%以上的受剪承载力；等效拉压弹簧模型的计算结果与试验结果基本吻合，可以较好地模拟组合结构的滞回性能。     

巨框格栅式双钢板剪力墙体系抗震性能

为满足km级超高层在高地震设防烈度下的抗震性能要求,提出一种以格栅式双钢板–混凝土组合剪力墙为主要抗侧力构件的km级巨框格栅式双钢板剪力墙体系,围绕该体系的弹塑性抗震性能展开了研究,建立km级巨框格栅式双钢板剪力墙体系弹塑性动力时程分析模型,使用SAUSAGE计算该模型在罕遇地震作用下的地震响应,分析结构变形分布、结构整体屈服机制、层间剪力分布规律及构件损伤分布模式等。结果表明,该结构体系最大层间位移角为1/109,连梁先于其余构件屈服,层间剪力主要由剪力墙承担,巨框格栅式双钢板剪力墙体系能够满足km级超高层建筑抗震设计要求。     

屋盖结构分区-多目标等效静风荷载方法研究

屋盖结构造型独特各异,具有重量轻、跨度大、刚度低等特点,结构对风荷载敏感.在该类结构设计中,风荷载往往起主要控制作用.另外,结构节点杆件众多,所关心的目标响应也很多,传统的单目标等效方法难以实现对多个响应的等效.针对屋盖结构控制点不明确、等效静风荷载不确定性等特点,提出了分区-多目标方法.该方法基于屋盖结构形态及测点平...     

北京大兴国际机场铝合金玻璃采光顶节点试验研究

以北京大兴国际机场铝合金板式节点为研究对象,通过试验和有限元分析,对压弯状态下板式节点的力学性能进行研究,得到以下3点结论。①节点约束肢I型杆件的腹板和上翼缘交界处发生撕裂破坏。这是由于该交界处为高应力区,发生局部屈服形成塑性铰,在竖向力作用下腹板发生弯曲进而导致出现撕裂破坏。②节点轴向和竖向荷载位移曲线均包含3个阶段,在弹性阶段节点具有较大的刚度,屈服阶段具有良好的变形和耗能性能。弯矩转角曲线包含2个阶段,弹性阶段节点具有较大的转动刚度。③螺栓直径R对节点极限承载力影响最大,连接板厚度T对节点转动刚度有最大的影响。基于主要参数对节点力学性能的影响,以提高材料利用率为目标对节点的结构参数进行优化。     

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。     

单层平面索网结构非线性频率简化计算方法研究

单层平面索网玻璃幕墙结构是广泛应用于大型公共建筑中的一种新型结构形式,由于其挠度较大,结构具有较高的几何非线性,其动力特点不同于传统的线性结构。采用连续化薄膜理论建立了单索幕墙的非线性振动方程,并采用谐波平衡法求解了结构非线性频率的解析表达式,为校核解析公式的正确性,将其计算结果同精确的有限元非线性时程方法的计算结果进行了比较,吻合很好,该解析公式具有相当高的精度。同时指出结构位移为3/2结构振幅位置处的刚度即为单索幕墙结构的等效线性刚度,采用该等效线性刚度即可得到上述非线性频率的解析表达式。此外得到的结构非线性振动方程和非线性频率为结构在动力荷载下响应的求解提供了基础。     

单层空间网格结构刚性节点的衍生式生成方法研究

单层空间网格结构节点是结构中受力最集中的部位,应具有合理的结构形式和良好的力学性能。目前,国内现有的刚性节点,其种类单一,自重较大,且易出现应力集中,节点品质参差不齐。针对这些问题提出了一种衍生式生成方法,介绍衍生式生成方法的基本原理,给出了其数学模型;基于衍生式生成方法得到了在不同保留质量、施加环向对称约束以及改变保留几何图元种类后的单层空间网格结构刚性节点构型的设计结果;并将所得到的刚性节点构型与传统焊接空心球节点进行静力性能对比分析。结果表明：衍生式生成方法具有较强的探索能力,其所得到的刚性节点造型新颖独特、体态轻盈美观,相比传统焊接空心球节点,质量最大可减少57.1%,最大等效应力最高可下降29.13%,最大位移最多可减少36.36%,可实现单层空间网格结构刚性节点轻质高强、安全美观的多样化设计。     

考虑玻璃参与工作的单层平面索网幕墙结构静力性能研究

本文采用了模型试验和数值模拟的方法对单层平面索网玻璃幕墙结构考虑玻璃与索协同工作的静力性能进行研究。首先验证了玻璃参与结构的共同工作,对于结构刚度有一定的贡献;然后通过参数分析讨论了索的初始预张力、荷载级别、索的直径、玻璃的厚度、网格的划分等因素对玻璃贡献的影响。研究表明,玻璃参与结构刚度贡献从本质上讲主要由玻璃面的薄膜力大小决定,而玻璃面薄膜力主要取决于单块玻璃自身的挠度和结构的整体挠度。     

考虑结构缺陷敏感性影响的单层空间网格结构形态优化研究

自由曲面单层空间网格结构以总应变能为优化目标时,优化后的结构以轴向应变能为主而弯曲应变能极小,结构承载能力较高;但在考虑初始几何缺陷影响后,其承载力会大幅下降,结构对初始几何缺陷异常敏感,经过形态优化后的结构实际承载力并不高。为此,提出以结构弯曲应变能比例作为约束条件的单层网格结构形态优化方法。该方法通过控制优化终止时结构内部弯曲应变能比例,调节结构弯曲应变能和总应变能比例关系,降低优化后结构对初始几何缺陷的敏感性,可得到考虑初始几何缺陷后仍具有较高承载力的结构形态。自由曲面单层空间网格结构数值算例表明,优化后结构在考虑初始几何缺陷后,其承载力相比传统优化方法有较大提高,证明了所提方法的可行性。