大跨弦支穹顶结构的动力特性分析

结合某大型实际工程,采用ANSYS软件对大跨弦支穹顶结构的动力特性进行了计算分析,研究了不同初始状态及预应力水平下此类结构的频率分布及振型特征,为进一步的结构动力计算提供了可靠依据。     

某体育馆弦支穹顶拉索施工研究

弦支穹顶由上部网壳与下部的张拉索杆体系构成,预应力索网布置和预应力分布较复杂。以山东某体育馆为例,进行施工全过程分析,研究了环索分批张拉过程中结构的内力和变形。确定了合理的张拉方案及其施工参数。     

弦支穹顶钢结构体育馆的结构体系与施工技术

在1993年M Kawaguchi提出了一个结合单层网壳和索穹顶结构优点于一身的新型钢结构形式,我们称为弦支穹顶结构（索承网壳结构）。在这个结构组成提出以来,国外很多专家都对其进行过理论实践和实验分析。那么简单点来讲,它就是由一个上层索和下层索通过撑杆建立的一个自由平衡体系,只不过在这里上层索是由单层空间网壳代替。正是由于这种新型钢结构简化了以往出现的繁琐结构形式,而且在国外得到了广泛的运用。近年来,我国也开始引进这种新的钢结构方式。通过对弦支穹顶结构的反复实验验证和结构理论分析。近两年来,我们开始尝试在实际工程项目建设中运用这一钢结构进行施工。其中就有安徽大学体育馆、常州体育馆和济南奥体中心体育馆三个主体钢结构项目建设。通过施工,结合实际情况,我们采用了风格迥异,技术施工不同的方式很好的完成了这三项钢结构施工项目,得到的效果当然是非常好的,下面就三个弦支穹顶结构体系来进行分析解读。     

弦支穹顶钢结构体育馆的结构体系与施工技术

通过安徽大学体育馆、常州体育馆、济南奥体中心体育馆3个弦支穹顶体育馆钢结构工程的实践,介绍了其建筑形式,结构设计体系和主要的节点形式.同时研究了3个体育馆钢网壳的安装方案及预应力张拉方案,包括安装胎架的设置、张拉控制原则和分级张拉过程.     

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.＃     

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     

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。     

某弦支穹顶结构预应力索施工模拟与分析

以济宁市综合体育馆弦支穹顶结构为实例,采用施工反分析方法对预应力张拉过程进行有限元模拟分析,对比分析了不同张拉位置、张拉顺序和张拉分级时结构控制节点的竖向位移和屋盖上部杆件最大应力比变化,得出了不同张拉方案对弦支穹顶结构的影响结果,提出了弦支穹顶预应力施加方法的建议。     

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。     

常州体育馆大跨度椭球形弦支穹顶预应力拉索施工

结合常州体育馆大跨度椭球形弦支穹顶的预应力拉索施工全过程,基于有限元软件ANSYS,介绍了预应力拉索正式施工前所需的主要分析内容,并对该结构进行了精确的理论分析计算,最终使得结合可滑动索夹的环向索张拉法在该过程能够成功实施.同时根据现场施工情况,阐述了该类大跨度椭球形弦支穹顶的施工控制要点及拉索应力和结构变形监测.监测结果显示本张拉方法切实可行,能够在结构中建立有效预应力.     

大跨弦支穹顶结构非一致地震响应研究

对椭圆形弦支穹顶屋盖结构的动力特性和地震响应进行了有限元分析.分析中考虑了预应力大变形作用以及不同预应力水平的影响.通过结构前60阶自振频率和模态振型的对比分析,发现该弦支穹顶结构模态频率分布相当密集,以中间张弦穹顶的竖向自由振动模态为主.结构的地震响应计算结果表明,在多维多点非一致地震激励下,该弦支穹顶结构的位移响应以及环索、撑杆等重要构件的内力响应随着地震波波速的增大而减小,并逐步接近其一致地震激励下的动力响应.     

弦支穹顶结构的研究发展

弦支穹顶作为一种新型复合结构,与单层网壳相比具有良好的受力体系和稳定性,一经提出就得以在工程上的广泛利用。对弦支穹顶体系的研究现状和工程应用进行了分析,并指出了弦支穹顶结构进一步的研究方向。     

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。     

凯威特-联方型弦支穹顶结构的模态分析

利用ANSYS软件建立了凯威特-联方型弦支穹顶结构模型并对其进行了模态分析,采用兰克索斯法（Lanczos）求解结构的特征对,分析了外部荷载、矢跨比、环数比及支座形式4个变化参数对结构自振特性的影响,为结构动态性能评估及抗震设计提供了具有参考价值的结论.     

宝坻体育馆扁平椭球壳弦支穹顶设计分析

天津市宝坻体育馆钢屋盖采用了扁平椭球壳弦支穹顶结构体系,对比双层网壳方案,体现了弦支穹顶结构的优势.分析矢跨比对结构静力及自振特性的影响,并基于分析结果对矢跨比进行优化;以上部结构内力分布最优作为目标变量,利用ANSYS软件优化模块对结构初始预应力分布进行优化分析,最终确定了屋盖结构方案.对恒荷载、活荷载、风荷载、温度作用以及地震作用等工况进行组合,并分别进行了结构内力、变形以及整体稳定性分析设计,计算结果表明结构安全可靠.     

弦支穹顶结构体系的应用

弦支穹顶结构体系是在单层网壳和索穹顶的基础上发展起来的一种新型复合空间结构,能够发挥单层球面网壳与索穹顶结构两者的优点,弥补两者的不足。目前已有的研究局限于设计理论,少量的工程实践也是试验性的小跨径工程。因此,对大跨度弦支穹顶结构体系及其工程施工技术进行一体化研究具有重要的现实意义。概述了弦支穹顶结构体系产生的背景、定义、特点及工作机理,归纳了预应力索撑体系设置原则。简要介绍了国内外首个大型双层椭圆弦支穹顶——武汉体育中心二期工程体育馆的设计和施工工艺,该工程采用的非常规的安装方法和首次在大跨度弦支穹顶结构体系中通过撑杆调节法来施加预应力,并取得成功,为类似新型空间结构的研究与应用提供了有益的参考。     

连云港体育馆屋面弦支穹顶结构分析与设计

弦支穹顶结构体系是在单层网壳和张拉整体的基础上发展起来的一种新型空间结构。详细介绍了上部为肋环型单层网壳的弦支穹顶结构体系在连云港体育馆屋面中的具体应用。包括屋盖结构体系的布置特点,荷载取值,初始预应力的确定原则,结构力学性态分析以及拉索与撑杆连接节点弹塑性分析。最后,对该结构作了弹塑性极限承载力研究,并就结构的安全度作了探讨。     

弦支穹顶结构体系及其结构特性分析

弦支穹顶结构体系是在单层网壳和张拉整体的基础上发展起来的一种新型空间结构。概述了弦支穹顶结构产生的背景和结构原理 ,归纳了弦支穹顶结构体系的研究现状 ,分析了预应力和矢跨比的影响。同时介绍了弦支穹顶在国内外工程实践中的应用 ,并提出了需要深入研究的一些关键课题     

弦支穹顶结构在满跨均布荷载下平衡路径分析

以深圳大运会篮球馆的弦支穹顶屋盖为工程背景,基于ANSYS空间模型的分析结果和对称结构在对称荷载作用下的受力特点,提出了用于定性分析的平面简图,并以此平面简图为基础,解释了ANSYS空间模型得到的四种平衡路径。同时,对比分析了平面简图预测结果与空间模型计算结果在结构承载力及变形方面的差异。结果表明：平面简图受力分析能正确预测单个节点的承载能力及位移的变化趋势,但在结构达到极限承载力以后,无法正确预测节点间相对位移的变化。最后,论述了四种平衡路径的适用范围,并讨论了其在现实结构中实现的可能性及对应结构方案的优劣。