矢跨比对弦支穹顶整体稳定性的影响

随着弦支穹顶在我国的逐步应用,其整体稳定问题日益突出.以两种矢跨比弦支穹顶为例,得出不同矢跨比弦支穹顶的缺陷敏感性规律.研究表明:进行特征值分析时,应不断调整外部荷载使结构的第一阶特征值为1.0,否则将产生虚假的特征值和屈曲模态,以及对结构的极限承载力的过高估计;矢跨比为1/10的弦支穹顶为缺陷敏感性结构,预应力的引入不足以改变其初始后屈曲性状,应严格执行网壳规范对其进行分析;矢跨比为1/15的弦支穹顶为缺陷不敏感结构,但在计算时结构不会自动进入分支路径,应以其特征值为参照,判断其失稳类型,并加入初始扰动使其进入分支路径.     

弦支穹顶结构的稳定性分析

用非线性有限元法编制了稳定分析程序 ,进行了算例分析、验证。以跨度 3 5 4m、矢高 4 6m的弦支穹顶为例 ,用自编的程序和ANSYS进行了弦支穹顶的特征值屈曲、非线性屈曲分析 ,初始缺陷的影响分析和半跨荷载作用下的结构稳定性分析。同时 ,还讨论了撑杆长度对弦支穹顶结构稳定性的影响     

预应力施工随机误差对弦支穹顶结构静力性能的影响分析

以山东茌平体育馆弦支穹顶结构工程为背景,基于概率统计原理,研究弦支穹顶结构的各项力学性能对预应力施工过程中随机误差的敏感性.分析结果表明:弦支穹顶的变形对最外圈环索内力的误差最为敏感,跨中挠度有可能最大增大33.3%,且超过设计值5%的概率达到32.28%;在受力方面,各圈环索内力的变异将对其所在区域的网壳杆件和索撑体系的内力产生较大影响,但影响程度小于其对结构变形的影响.考虑到弦支穹顶结构最外圈环索在结构中的重要作用以及对结构的影响程度,建议预应力施工过程中严格控制最外圈环索内力的施工精度,同时施工过程中应注意结构的变形.     

2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构整体稳定性能分析研究

2008奥运会羽毛球馆屋面钢结构采用弦支穹顶结构体系。该体系为半柔性结构,结构的整体稳定性能是该类结构体系设计选型的控制因素。弦支穹顶结构具有屈曲特征值非常密集且为局部失稳屈曲模态的特点。本文重点对计算方法、材料弹塑性、节点构造以及预应力损失等因素对弦支穹顶结构整体稳定承载力计算的影响进行分析研究,研究表明荷载子步数、材料非线性以及索撑节点构造对奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构整体稳定均有较大的影响。对基于结构整体稳定安全的大跨度钢结构性能化设计进行了初步探讨,提出了整体结构体系屈曲稳定承载力系数的建议取值。     

河北北方学院体育馆弦支穹顶屋盖稳定性能分析

以河北北方学院体育馆弦支穹顶屋盖为研究对象,考虑几何和材料非线性、活载布置方式及初始几何缺陷分布模式和大小等因素,对结构进行特征值屈曲和非线性屈曲的荷载-位移平衡路径全过程分析。研究表明:半跨活载布置对稳定承载力无不利影响,恒载及活载全跨布置、初始几何缺陷按第2阶屈曲模态分布时,结构稳定承载力最小。活载布置方式影响结构屈曲位移形态,活载全跨布置时局部凹陷区域为沿短轴跨度方向呈不对称形式分布,活载半跨布置时局部凹陷均位于活载最不利布置一侧呈带状分布。弦支穹顶结构对初始几何缺陷的变化比较敏感,结构由无缺陷到缺陷增加至跨度的1/100过程中,荷载-位移曲线平衡路径出现两种不同的模式。     

联方型弦支穹顶研究

在分析天保中心弦支穹顶的工程实例及相关研究的基础上,提出了弦支穹顶的二阶段分析方法。采用二阶段分析方法,对选定的结构模型,与单层网壳相比较,分析了联方型弦支穹顶的结构性能。研究了不同矢跨比、不同撑杆长度、不同节点刚度等参数变化条件下联方型弦支穹顶的特性,同时考虑了不同的荷载组合情况。对联方型弦支穹顶进行了屈曲分析。研究分析结果表明弦支穹顶须按预应力模型进行分析;联方型弦支穹顶是一种高效的结构形式,其屈曲承载力大于相应的单层球面网壳;二阶段分析法是弦支穹顶一种有效的分析设计方法;较为浅平的弦支穹顶的拉索预应力应进行专项分析;撑杆较长有利于增大抵抗力并避免环向拉索的松弛;不对称荷载为主要工况时有必要对拉索的松弛进行专题校核分析。     

地震作用下弦支穹顶结构动力稳定性参数分析

弦支穹顶结构是一种新型结构体系,它综合了单层网壳结构和索穹顶结构各自的优点.为全面认识弦支穹顶结构在地震作用下的动力稳定性问题,本文以具有实际工程意义的50m跨度凯威特型弦支穹顶结构作为研究对象,系统分析了多种因素对弦支穹顶结构动力稳定性临界荷载的影响,其中包括:不同支座条件、不同矢跨比和不同杆件截面、不同拉索布置层数、不同拉索预应力值以及不同地震输入.本文成果为弦支穹顶结构的工程应用提供有价值的参考.     

常州市体育馆椭圆抛物面弦支穹顶稳定性研究

常州市体育馆椭圆抛物面钢屋盖采用由Levy索杆系和单层网壳构成的弦支穹顶结构,与已研究的常规弦支穹顶相比,其具有体量大,矢跨比高和外形为椭圆抛物面的特点。将弦支穹顶与单层网壳进行稳定性对比研究,包括构件屈曲、线性屈曲和几何非线性屈曲等,分析了高矢跨比弦支穹顶中索杆系的作用以及对结构设计起控制作用的破坏形式。研究结果表明,索杆系增加了弦支穹顶的整体性,降低了其对初始几何缺陷的敏感性,但对结构刚度、基本自振周期和模态、构件屈曲荷载、线性屈曲荷载、无初始缺陷的非线性屈曲荷载、屈曲模态等影响不大。高矢跨比弦支穹顶仍对初始缺陷较为敏感,稳定性仍是结构设计控制因素之一。此外,由于椭圆抛物面外形,活荷载布置形式对结构屈曲模态影响较大,且满跨活荷载并不一定是最不利的活荷载布置形式。     

预应力对弦支穹顶结构动力稳定性的影响

采用基于B-R运动准则的改进判别方法,结合结构时程响应曲线判定弦支穹顶结构的动力稳定性,研究拉索预应力、矢跨比对弦支穹顶动力稳定性能的影响。算例分析研究表明,在动力荷载作用下存在一组最优预应力,此时结构动力稳定临界荷载较大;在不同预应力作用下,随着矢跨比增大,结构临界荷载增大;在同一预应力作用下,随着矢跨比增大,结构临界荷载增大但幅度很小。     

某体育馆屋盖弦支穹顶的设计

弦支穹顶是由上部单层网壳和下部预应力索杆体系组成的空间结构.结合某体育馆屋盖的设计,对采用的弦支穹顶结构进行了静力分析、特征值屈曲分析、非线性屈曲分析.讨论了弦支穹顶设计的基本过程,并对索所需的预应力大小进行了分析设计.计算结果表明,弦支穹顶结构具有良好的受力性能和经济性能,满足建筑造型的要求.其设计主要由稳定性控制,同时,体育场馆的工艺,如设备分布等,对其稳定性也有一定的影响,设计时不能忽略.＃     

大开孔单层椭球网壳-组合楼板混合结构设计及稳定性分析

本文以九寨沟甘海子国际会展中心展厅结构为工程背景,介绍了单层椭球网壳-组合楼板混合结构的分析设计过程。首先,采用相贯节点的计算理论,对该工程采用的鼓节点的设计进行了详细论述。此外,本文采用子空间迭代法对该混合结构进行了特征值屈曲分析;采用非线性有限元理论,结合N-R法和柱面弧长跟踪技术,对该结构进行了考虑初始缺陷的非线性全过程分析;并采用估算公式进行了校核。计算结果表明,特征值屈曲分析结果是局部失稳的极限荷载,而非线性屈曲分析结果是整体失稳的极限荷载。对于有局部刚度薄弱的结构,采用非线性屈曲分析得到的极限荷载更为合理。     

济南奥体中心体育馆弦支穹顶结构设计

济南奥体中心体育馆下部采用多层混凝土框架筒体结构,上部采用弦支穹顶结构.弦支穹顶是一种新颖的杂交空间结构,由上部单层网壳和下部索杆张拉体系构成.首先简单介绍了该弦支穹顶结构的结构形式,并采用有限单元法进行了荷载分析、模态分析、线性与非线性稳定性分析等.基于抗连续倒塌的思想,分析了弦支穹顶局部断索后的结构性能.弦支穹顶的施工张拉模拟是结构设计的难点,本文给出了各个张拉状态的控制参数.弦支穹顶的设计中还采用整体结构模型进行分析校核.     

石家庄国际会展中心双向悬索结构整体稳定性分析

石家庄国际会展中心项目建筑造型新颖别致,富有艺术表现力,结构体系复杂,采用了双向悬索结构体系,其中纵向主承重采用自锚式悬索结构,横向次承重采用双层索桁架结构,传力方式特殊,为增大屋盖平面内刚度,还设有水平交叉支撑。以石家庄国际会展中心C厅结构为研究对象,进行了线性屈曲和非线性屈曲分析。研究了初始缺陷分布模式、荷载分布形式以及初始缺陷值的大小对结构整体稳定的影响。研究表明：初始缺陷的分布模式对石家庄国际会展中心结构的整体承载力影响不大;荷载分布形式对结构的整体承载力有较大的影响;初始缺陷值在结构跨度的1/300以内时,结构整体承载力损失不大,但当其增大至1/100结构跨度时,结构的整体承载力显著下降;该结构具有良好的整体稳定性,线性屈曲及双重非线性荷载因子均满足规范要求。     

考虑杆件失稳的单层球面网壳稳定性分析与试验研究

为研究杆件初始缺陷和杆件失稳对网壳结构稳定性的影响,采用ANSYS有限元分析软件,引入杆件的初始缺陷,考虑杆件自身的屈曲破坏,确定其最不利整体缺陷模态和杆件缺陷模态。采用传统梁单元模型和精细化壳单元模型分别对采用圆钢管、矩形钢管、工字钢三种不同截面形式杆件的网壳结构进行稳定性分析,结果表明,考虑杆件缺陷的网壳结构稳定承载力大幅度降低。进行杆件轴力跟踪分析和杆件失稳传导分析发现,单层网壳的整体稳定破坏源于单根杆件的率先屈曲,杆件失稳瞬间迅速向相邻杆件传导,导致结构整体破坏。进行了K6（2）工字钢截面网壳的加载破坏试验,验证了预设缺陷的单根杆件失稳并传递诱发了整体破坏,且承载力受工字钢弱轴缺陷的影响很大。     

弦支穹顶初始预应力分布的确定及稳定性分析

弦支穹顶结构体系是基于索杆张力体系和单层网壳而形成的一种新型杂交空间结构体系．本文对这种结构的初始预应力确定方法及其稳定性能进行了深入的理论研究．提出并采用了基于将结构分块的分析方法——局部分析法，并结合弦支穹顶的拓扑关系对初始预应力分布的确定进行了简化．针对联方网格型弦支穹顶结构进行了静力稳定性能分析，结果表明同单层网壳相比，尽管其用钢量增加了近30%，但其极限载荷却提高了266％。结构体系更加合理，具有很好的应用前景。 -     

大矢跨比单层球面网壳动力试验模型弹塑性稳定分析

为了解水平地震作用下具有不同失效机制的单层球面网壳结构在静力荷载作用下的弹塑性稳定性能,利用有限元软件ANSYS,对两个矢跨比为1/2的单层球面网壳结构试验模型进行双重非线性全过程分析,获得结构的弹塑性极限承载力,比较二者的失稳模态,初步了解二者之间的差异。考察结构杆件屈曲、初始缺陷等因素对结构稳定性能的影响,并分析各因素对结构极限承载力的影响规律。结果表明,地震作用下,具有强度破坏特征的网壳结构在静力下的失稳模式表现为结构的整体失稳,而发生动力失稳破坏的结构则表现为局部失稳破坏。杆件失稳和初始缺陷使结构的临界荷载大幅度降低,且地震作用下属于强度破坏的单层球面网壳结构在静力下对初始缺陷的敏感性大于动力失稳破坏结构。     

Lateral torsional stability analysis of large order space frame systems

In this paper the elastic stability of rigid space frames is investigated with the aid of the finite element method. The element stiffness matrix for second order (stability) analysis is formulated on the basis of open thin-walled element theory considering the coupling of torsional and flexural behaviour in three dimensions under the assumption of small deformations. A first order (static) analysis is done first in order to calculate the axial force distribution in the members, and the vanishing of the determinant of the global stability stiffness matrix is the criterion used to obtain the critical load of the structure. The rigid space frames investigated here by the proposed methodology consist of commonly used steel joists with horizontal or X-bracing connecting them. The effects of the support conditions and bracing configuration on the buckling loads of various steel joist systems are studied. Useful conclusions are drawn and comparisons with existing experimental results are made.     

相关屈曲对平面钢桁架柱屈曲性能的影响

利用ANSYS 14.0软件建立平面钢桁架柱模型,采用特征值屈曲分析和非线性分析方法模拟结构的整体屈曲、局部屈曲和相关屈曲（两种屈曲模式相互作用）.发现弦杆长细比对整体屈曲临界力PE和局部屈曲临界力P1的大小起控制作用,当PE＞P1时,屈曲模式的相互作用降低了结构的极限承载力;当PE＜P1时,屈曲模式的相互作用不仅降低了结构的极限承载力,还改变了结构的初始后屈曲性能.     

Experimental research and finite element analysis of plate-cone cylindrical reticulated shell

为研究板锥网壳结构的实际承载能力和破坏全过程，了解结构的受力性能和整体刚度，对板锥柱面网壳结构进行模型试验研究。对试验模型的细部构造进行设计，确定上弦节点、下弦节点、支座节点、锥体成形及连接构造。对两纵边支承的试验模型在正常荷载工况和破坏荷载工况下进行加载试验，并采用ANSYS软件对试验模型进行非线性有限元分析。结果表明：板锥柱面网壳的整体刚度大，在正常荷载模式下，结构的变形很小，最大竖向位移与跨度的比值为1/3787，弦杆的受力主要是沿拱轴方向传递；在破坏荷载模式下，锥体的节点板连接处率先发生局部屈曲，之后焊点破坏，结构丧失承载能力。有限元与试验所得承载力最大误差为11%，破坏模式基本一致，所用有限元分析方法可靠。