《四川建筑科学研究》04/2013张弦桁架结构静力稳定性分析

考虑结构构件稳定性设计的重要性,结合钢结构设计规范的相关要求,以某体育展馆张弦桁架结构为例,对张弦桁架结构进行特征值屈曲分析,研究了张弦桁架结构的失稳形式,考虑材料非线性进行非线性屈曲分析研究结构荷载---位移全过程工作性能。本文结合实际工程运用ANSYS有限元对张弦桁架结构进行稳定分析,得到以下结论：1、结构的前5阶屈曲模态均为平面内整体失稳。2、在杆件没有进入塑性之前,结构刚度较大,而随着杆件大面积进人塑性,材料软化造成刚度总体呈减弱趋势,直至最终发生失稳。结构的破坏荷载远大于设计荷载,有足够的强度储备。     

预应力损失对张弦桁架动力稳定性能的影响

以广州国际会展中心屋盖的整体空间张弦桁架结构为原型,分析预应力损失对张弦桁架动力稳定性能的影响.先对结构进行特征值屈曲分析和几何非线性后屈曲分析,得到结构失稳模态,并且分析了预应力损失对张弦桁架结构稳定的影响.随后考虑结构的材料非线性和几何非线性,在三向地震作用下对结构进行时程分析,分析预应力损失对张弦桁架动力稳定性能的影响.结果显示:预应力损失10%、20%后结构动力稳定的临界荷载有所下降但降幅不大;预应力损失30%后,结构动力稳定临界荷载有明显下降,且随着预应力的损失,结构的动力稳定性能越来越差;当预应力损失100%后结构动力稳定临界荷载下降了48.75%.     

乌鲁木齐奥体中心田径馆结构设计

乌鲁木齐奥体中心田径馆主体结构采用现浇钢筋混凝土框架结构,屋盖为大跨度钢结构,最大跨度75.6m.通过框架结构的支撑布置方案比选,确定了支撑的形式和位置,并对大跨度屋盖进行了结构选型.对张弦立体桁架进行了静力分析和线性屈曲分析,采用Newton-Raphson方法进行几何非线性整体稳定分析,并对钢结构支座处的铸钢节点和销轴节点进行了复核验算.结果表明:BRB能有效控制结构的扭转效应;在满足内部装修要求的前提下,张弦立体桁架结构经济性更好;张弦立体桁架、高强度索和撑杆的应力及位移均在合理范围,结构的整体稳定系数能满足规范要求;铸钢节点和销轴节点能满足主体钢结构的受力构造要求.     

某复杂高层混合结构屈曲分析

对本工程从整体到局部进行了屈曲分析,采用SAP2000有限元分析程序对结构进行整体屈曲分析,综合考虑周围构件的边界约束条件,并用大型有限元软件ANSYS对单根柱进行屈曲分析,主要研究结构中的抗风水平桁架的弹性支承作用对所支承柱稳定性的提高作用.分析结果表明,抗风桁架改变了所支承柱的屈曲模态,提高柱子的屈曲荷载;荷载的分布形式对结构的屈曲荷载有一定的影响;在边界条件模拟合适的情况下,局部模型的屈曲分析也能取得可靠的结果.     

北京奥运会乒乓球馆大跨度预应力桁架壳体结构设计

预应力桁架壳体系是在张弦结构基础上发展起来的一种新型空间杂交张拉结构。详细介绍了大跨度预应力桁架壳体在2008年奥运会乒乓球馆——北京大学体育馆复杂造型屋面中的具体应用。包括不规则曲面屋面的形态设计,屋盖结构体系的布置特点,荷载取值,初始态张拉分析,静力性态分析,动力分析,非线性屈曲分析以及拉索锚固节点弹塑性分析等。分析方法和结果可供类似结构的分析、设计参考。     

不同布索方式的正交梁系结构在车站雨棚中的应用

大跨度无站台柱雨棚设计是火车站建设的一个重点,它要求柱距大、跨度大.在各种大跨结构体系中如双层网架、柱面网壳、弦支网壳、张弦梁、实腹拱、拱形桁架、悬索、膜结构等,正交梁系结构由于其结构简洁、受力合理等优点而被广泛应用.论文对不同布索方式的正交梁系结构在车站雨棚中的应用进行了研究,探讨了不同布索方案对结构静、动力性能的影响,分析了结构的特征值屈曲和非线性屈曲,并采用弹性时程分析法比较了各方案抗震性能.研究结果表明合理的布索方案能有效改善正交梁系结构的承载力和抗震性能.     

空间拱-斜柱支承管桁架结构的有限元分析

介绍了某大跨度空间拱-斜柱支承管桁架结构的几何成形原理和结构布置;运用SAP2000对其整体结构进行了静动力分析,运用ANSYS对其整体结构进行了特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,并对每榀空间钢拱的屈曲模态和计算长度运用SAP2000进行了分析计算,最后对多平面空间管桁架KK型节点进行了有限元分析.分析结果表明,结构的屈曲承载力计算应该同时考虑几何和材料双重非线性,并施加初始几何缺陷;对于空间钢拱计算长度的分析应考虑整体结构对其边界的约束作用;结构的各项性能指标满足要求.     

管桁架的平面外稳定问题的研究

对立体桁架进行了特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,研究其屈曲过程。然后研究了平直立体桁架和拱形立体桁架中,各自几何参数对平面外稳定的影响。最后,得出一些对于管桁架侧向稳定研究有参考价值的结论。     

张弦桁架的动力稳定性与振动控制研究

分析了张弦桁架在水平周期激励下的动力失稳特性,为控制张弦桁架的动力反应,研究了粘弹性阻尼器在该类结构中的应用。提出了粘弹性阻尼器参数的设计方法,给出了张弦桁架施加粘弹性阻尼器的设计曲线。编制了张弦桁架结构的非线性动力时程分析软件,可以计算预应力钢结构施加粘弹性阻尼器后的各种动力反应,提供了一种张弦桁架结构振动控制分析工具和设计方法。     

奥运羽毛球馆张弦穹顶基于整体稳定的优化设计

以2008年奥运会羽毛球比赛馆张弦穹顶结构为例,对张弦穹顶和单层网壳进行了内力、节点位移、特征值屈曲和非线性屈曲的荷载位移平衡路径的跟踪分析,阐述了张弦穹顶结构的优越性。对联方型、肋环型、肋环斜杆型张弦穹顶的分析比较表明,联方型网格经济合理,更适用于张弦穹顶结构。分析了网格密度、矢跨比、撑杆长度、初始缺陷、钢索预应力等设计参数的影响,得到了具有工程实用意义的结论。分别以网壳杆件内力和节点位移为目标函数编制了优化程序,研究了钢索合理预应力度的确定方法。     

某工程钢管桁架拱的稳定性分析

以65m大跨度圆弧钢管桁架拱为对象。对承受轴力和平面内弯矩共同作用的钢拱验算平面内整体稳定应力。采用有限元SAP2000软件，以单拱作为研究对象，分析其特征屈曲失稳，施加初始缺陷，同时考虑几何非线性，分析极限值屈曲。按整个钢管桁架组拱，进行与单拱同样的屈曲分析，比较两者计算结果。     

基于弹塑性分析的空间桁架结构的承载力优化分析

空间桁架结构中的细长杆件在发生屈曲后会经历应力下降的阶段,这一现象会削弱结构的整体性能并导致当结构受到地震等其他突发外荷载时,结构的实际性能低于评估性能。为此,提出一种新的评估细长杆件后屈曲行为对结构整体影响的近似方法,并用此方法来分析结构承载力控制设计方法得到的优化结果,详细讨论考虑受压杆件后屈曲行为发生前后整体空间桁架结构性能的变化,对于结构的实际性能做出正确评估。     

大跨度钢桁架拱屋盖结构的稳定性分析

基于稳定性理论,以某钢管桁架拱屋盖结构体系为研究对象,利用ANSYS有限元软件,分别进行线弹性屈曲、几何非线性稳定及弹塑性双重非线性稳定分析,得出荷载一位移全过程曲线,并对其结果进行比较.结果表明,材料非线性对结构的稳定性影响较为显著,同时考虑几何非线性和材料非线性能更为准确地了解结构的稳定性能.     

120m跨张弦桁架结构施工方法研究

南京河海大学水流试验大厅A区屋盖采用张弦桁架结构,结构主要由多榀桁架组成,桁架之间由支撑桁架、三角形支撑桁架串联,形成整体的张弦桁架结构.与常规的张弦桁架结构相比,其具有桁架跨度大、变形控制难、结构复杂的特点.通过对屋盖结构进行整体分析,控制张弦桁架的变形,提出了张弦桁架的张拉施工方案,包括各榀张弦桁架的张拉轴力和张拉顺序,并考虑了相邻桁架在张拉时的相互影响.分析研究表明,通过恰当的施工顺序,可以在张拉时,使相邻桁架的相互影响控制在允许的范围之内.     

无锡会展中心钢结构屋盖稳定分析

本文对无锡会展中心大跨度钢结构屋盖进行稳定性分析,分析内容包括单榀空腹桁架的线性屈曲分析、带初始缺陷的几何非线性屈曲分析和几何非线性弹塑性屈曲分析.分析结果表明:几何非线性和初始缺陷对空腹桁架的稳定性影响比较小,而材料非线性对稳定性的影响比较明显.依据分析结果,本工程采取相应的技术措施.对采取技术措施后的结构进行稳定分...     

用于叠合板的钢筋桁架施工阶段屈曲探析

采用非线性有限元分析结合足尺试验的方法,对国内常用钢筋桁架类型进行施工阶段的屈曲分析。通过对12个桁架组合梁模型的计算,探讨国内外常用钢筋桁架受力模式的区别,确定了A型钢筋桁架的屈曲失效模式,及钢筋桁架高度对组合梁的刚度和极限承载力的影响。分析结果用于计算钢筋桁架上弦杆的屈曲长度和计算长度系数μ。     

武汉某体育馆大跨度圆钢管拱桁架结构稳定性分析

武汉某体育馆屋盖采用圆钢管拱桁架结构,单榀拱桁架的截面形式为倒三角形,两端支承于立体钢桁架上,该结构的整体稳定性足设计的重点.考虑完善及带缺陷结构两种情况,对单榀及多榀拱桁架子结构进行线性屈曲、几何非线性稳定及弹塑性非线性稳定分析,得到了临界荷载与位移的关系曲线.分析结果表明,初始缺陷及几何非线性对该结构的稳定承载力影响不明显,而材料非线性的影响显著,加强平面外支撑对于提高结构的整体稳定性具有重要作用.     

张弦穹顶结构非线性稳定分析

在张弦穹顶结构静力计算的基础上,根据几何非线性以及材料非线性,对张弦穹顶的非线性稳定进行了深入系统的分析,包括结构参数对屈曲承载力的影响,并与相应的单层网壳结构进行了比较;采用弧长法对张弦穹顶结构荷载-位移全过程的平衡路径进行跟踪。分析结果可供实际工程参考。     

某体育馆上盖张弦梁设计

某体育馆平面尺寸为69.2 m×21.0 m,为满足建筑效果,在21.0 m跨度方向布置15榀单向张弦梁,本文主要运用两种软件进行分析,其中整体分析采用MIDAS GEN,节点分析采用ABAQUS,主要从如下4个方面对张弦梁进行计算论证保证安全：(1)根据平衡态寻找初拉力;(2)由于建筑功能原因,张弦梁上弦较平,会产生较大的水平推力,本文通过调整施工顺序分析解决造型产生的推力及水平变形;(3)通过线性及非线性屈曲分析计算上弦稳定性;(4)支座处复杂节点材料非线性分析。通过以上4个方面计算保证项目安全可靠,可为类似张弦梁结构的设计提供参考。     

某曲棍球基地看台罩篷钢结构设计与分析

某曲棍球基地看台罩篷采用悬挑管桁架结构。较系统介绍了悬挑罩篷的设计过程,重点介绍了设计中针对悬挑结构冗余度较低、罩篷曲面部分位置曲率较小及施工原因存在的非平直杆件问题所进行的考虑双重非线性的整体屈曲分析、考虑非线性屈曲的非平直桁架弦杆分析、考虑接触非线性及材料非线性的销轴节点分析,提出了桁架非平直弦杆计算中的处理方法。