温度变化对正交索网结构非线性振动的影响

正交索网结构作为屋盖支承体系有着广泛的应用,属于一种柔性结构,对外荷载的作用比较敏感.非线性自振特性的研究对于正交索网结构在风荷载作用下的响应分析具有重要意义.本文考虑温度变化及几何非线性影响,采用连续化理论导出了正交索网结构非线性振动方程.通过Galerkin原理,将偏微分方程转化为常微分方程,并采用改进的L-P法对常微分方程进行了求解.结合算例讨论分析了温度变化、振幅等因素对正交索网结构非线性振动的影响.算例表明,正交索网结构固有频率随着温度的升高而减小,自振频率密集,具有较强的非线性,其自振频率随着振幅发生变化,其非线性振动呈现"硬弹簧"特性,正交索网结构的非线性自振频率高于线性频率.     

索网结构对主体结构动力特性的影响

采用子空间迭代法,结合工程实例,对索网次结构对主体结构自振特性的影响进行了计算分析,研究了主体结构的频率分布特性以及索网预应力、玻璃及索连接件的质量等结构参数对自振特性的影响。此外,还考虑了几何非线性对结构应力刚度的影响,考虑位形修正进行了模态分析。最后,采用振型分解反应谱法进行了结构模型的多遇地震响应分析。研究结果表明:玻璃及索连接件的质量对主体结构频率影响较大,整体结构振型表现为主体结构振型加索网局部振型;主体结构代替整体结构通过振型分解反应谱法进行地震效应分析时,结构地震效应降低。     

单层平面索网幕墙自振特性影响因素分析

利用ANSYS软件，采用子空间迭代法对单层正交索网的自振特性进行了探讨，并讨论了节点质量、拉索截面积、拉索预应力等因素对其自振频率的影响，得到了一些有实用意义的结论。研究结果表明，单层平面索网幕墙结构自振频率密集，具有较强的非线性。     

单层平面索网幕墙自振特性影响因素分析

利用ANSYS软件，采用子空间迭代法对单层正交索网的自振特性进行了探讨，并讨论了节点质量、拉索截面积、拉索预应力等因素对其自振频率的影响，得到了一些有实用意义的结论。研究结果表明，单层平面索网幕墙结构自振频率密集，具有较强的非线性。     

双曲线索网结构极限能力影响因素分析

以双曲抛物面索网结构为研究对象,考虑索网结构在变形、失稳破坏期间的几何及材料非线性特性。采用钢绞线本构关系及ANSYS中索单元,对双曲抛物面索网在固定边界条件下承受静力荷载作用下的极限承载力进行分析,研究了索网结构中索的初索力及索网结构几何大小对索网结构承载能力的影响。结果表明,索网结构随着预应力比的增加。索网结构的承载能力逐渐下降。在半跨荷载作用下,索的极限承载能力相对于全跨荷载工况略有提高：随着预应力增大,两种荷载布置引起的极限荷载差别减小。在工程上。常用几何大小范围内几何尺寸对极限承载能力的影响不大。本文结果可供索网结构设计及施工时参考。     

单层平面索网幕墙结构玻璃与索网协同工作的动力性能研究

采用模型试验和理论分析的方法对单层平面索网玻璃幕墙结构玻璃与索协同工作的动力性能进行研究。首先通过结构自振特性试验研究玻璃对于索网结构频率、振型以及阻尼的影响,然后提出了动力荷载作用下玻璃与索网的协同工作机理,据此建立玻璃与索网协同工作的数值模型,采用该模型从理论上分析了结构的自振特性。理论分析和试验结果表明:玻璃的抗弯效应对结构第一阶模态影响较小,对结构的高阶模态影响比较明显;索网 玻璃结构的阻尼远大于索网的阻尼,玻璃幕墙结构的阻尼比主要是由玻璃提供的。     

双曲索网结构极限能力影响因素分析

以双曲抛物面索网结构为研究对象,考虑索网结构在变形、失稳破坏期间的几何及材料非线性特性,采用钢绞线本构关系及ANSYS中索单元,对双曲抛物面索网在固定边界条件下承受静力荷载作用下的极限承载力进行分析,研究了索网结构中索的初索力及索网结构几何大小对索网结构承载能力的影响.结果表明,索网结构随着预应力比的增加,索网结构的承载能力逐渐下降,在半跨荷载作用下,索的极限承载能力相对于全跨荷载工况略有提高;随着预应力增大,两种荷载布置引起的极限荷载差别减小.在工程上,常用几何大小范围内几何尺寸对极限承载能力的影响不大.本文结果可供索网结构设计及施工时参考.     

单层索网玻璃幕墙与主体结构地震响应的整体分析

点式玻璃幕墙单层索网柔性支承体系将晶莹通透的建筑玻璃和简洁细小的单层索网有机结合,成为建筑与结构设计融合经典.而当前关于单层索网点式玻璃幕墙抗震性能研究甚少,尤其是主体结构对其地震响应的影响.本文针对不同的主体结构和单层索网的耦合模型,对单独索网地震响应研究进行整体分析.分析结果表明:耦合模型的自振特性具有一定的独立局部自振特性;主体结构对单层索网的地震二次输入影响受主体结构和单层索网自振特性的影响,主要表现为二次输入频谱特性和输入幅值的不同;主体结构对单层索网的地震响应较大,可不同程度的放大或者减弱地震作用;主体结构对索网高阶振型具有激发效应.因而对现有规范玻璃幕墙设计不考虑主体结构的做法提出了挑战,为进一步研究主体结构对幕墙的影响提供参考.     

索网结构的弹性冗余度分析

主要介绍索网结构弹性冗余度的定义及其理论分析过程.冗余度的定义为可用的方程个数比求解时所必需的方程个数多出来的个数.索网结构属于柔性张力结构,不同于传统刚性结构,柔性张力结构的刚度主要由预应力提供,其刚度可分为弹性刚度和几何刚度,预应力主要影响几何刚度.索网的冗余度可分为弹性冗余度和几何冗余度,分别对应它的弹性刚度和几何刚度.本文通过对势能方程求解微分,得到索网结构的平衡方程、物理方程和几何协调方程,再将几何协调方程线性化,代入平衡方程和物理方程,推导弹性冗余度的计算公式,并采用MAT-LAB编程实现这一算法.最后通过算例,分析索网弹性冗余度的特性,得出一些有用的结论,对工程应用有一定的指导意义.     

单层平面索网支承结构自振性能研究

单层平面索网点支式玻璃幕墙是一种墙体的围护结构,其结构体系是拉索桁架及拉杆桁架的简化形式。幕墙结构体系主要是在动力作用下破坏,所以文章运用有限单元法,考虑幕墙支承体系的几何非线性,来研究结构体系的自振特性。研究表明索网支承结构体系的频率密集,振动方向以Z向即垂直于索网支承结构体系平面的方向为主。     

Nonlinear dynamic behavior of saddle-form cable nets under uniform harmonic load

The dynamic response of saddle-form cable nets is investigated in this paper. Even though they consist of cables, which are well known for their geometric nonlinearity, such systems could be characterized as weakly nonlinear due to the high levels of pretensioning of their cables and to their hyperbolic paraboloid surface, having opposite curvatures at all points and thus increased stiffness. Nevertheless, resonance phenomena that are typical of highly nonlinear systems are detected here, for common geometries and levels of pretension, even for low levels of load amplitude. First, a single-degree-of-freedom (SDOF) cable net is studied analytically and numerically, and nonlinear resonances are confirmed. Then, the response of multi-degree-of-freedom (MDOF) cable nets, subjected to harmonic dynamic excitation, is investigated. Although the static response is proved to be almost linear, the dynamic nonlinearity is intense, as verified by jump phenomena, bending of the response curve, superharmonic resonances, and dependence on the initial conditions.     

点支式玻璃建筑单层索网柔性支承体系及其工程应用

单层索网体系是点支式柔性支承玻璃幕墙结构中的一种新型体系 ,以其僵筑结构简捷、轻盈美观、通透性好等优点深受许多建筑师的青睐 ,应用前景广泛。由于采用了柔性索杆 ,它的设计方法不同于其他一般的幕墙结构 ,除满足结构强度、刚度、变形要求外 ,还要考虑预应力和几何非线性问题。结合单层索网柔性支承体系在国内外幕墙工程中的应用 ,阐述了该体系的受力特点、研究现状和存在的问题 ,并对其设计分析和施工技术中的主要问题进行了探讨。     

基于模态修复的索网结构关键刚度补偿方法

通过动力模态测试可以便于监测索网结构的刚度。通常仅需测试少量目标模态即可评价对主控荷载作用下的结构变形起主要抵抗作用的关键刚度。针对由预应力偏差引起的结构刚度退化问题,提出了通过补张拉来修复目标模态以实现索网结构关键刚度补偿的方法,建立了索网结构预张力偏差、单元长度误差与结构刚度矩阵变化之间的解析关系,分析了目标模态参数修复与结构关键刚度补偿间的理论关系。给出了一种密频区域内目标模态集合的简便扩展方法。基于矩阵摄动理论,建立了补张拉索的索长调整量与目标模态参数变化量间的方程。对于限定补张拉索数量的情况,采用补张拉索的优选策略以提高目标模态参数的修复精度。利用所提出的方法对一个具有预应力偏差的马鞍形索网结构算例进行了补张拉分析。计算结果表明,通过目标模态修复和补张拉索优选可以有效实现索网结构关键刚度偏差的补偿。     

重屋盖走廊点支式玻璃建筑柔性支承结构的地震反应分析

近年来随着点支式玻璃帷幕结构的广泛应用,各种新型的支承结构孕育而生,但对于结构性能的研究往往滞后于实际工程,开展新型结构的研究显得尤为重要。某重屋盖柔性支承结构点支式玻璃走廊即为将刚性梁和柔性索(包括揽风索、悬索和立面的竖索)相结合的一种新型结构形式,本文通过对该工程实例的分析计算,得出了结构的自振特性,并采用振型反应谱分析法研究了某些索内预应力的变化对结构变形和其它索内力的影响,计算结构表明,拿掉揽风索会导致屋盖平面外刚度减小,结构第二振型改变也较大。揽风索预应力的变化对结构自振特性、自身及悬索内力的影响并不显著,但对结构刚度和竖索内力的影响相对较大。而竖索预应力变化对其它索内力、结构高频自振性能及最大位移影响较大。本文结果可以为今后类似结构的研究提供参考。     

椭圆边界马鞍形单层索网结构静力刚度参数分析

椭圆边界马鞍形单层索网结构受力效率高、造型简洁优雅,有广阔的应用前景。为此,选取椭圆边界马鞍形单层索网结构的高差、边界形状、网格尺寸、拉索预拉力、拉索直径等设计参数,采用控制变量法,基于通用有限元软件ANSYS对其静力刚度进行参数分析。结果表明：单层索网结构的承重索宜布置在短轴方向,稳定索宜布置在长轴方向,可以增加结构刚度;高差对结构刚度的影响最大,保持总高差不变,分别改变承重索垂度和稳定索拱度,结构的刚度没有变化;在网格尺寸为1.7~3.2 m、拉索预拉力为700~1000 kN、拉索直径为44~62 mm时,减小网格尺寸、增大索的预拉力以及直径对增大结构刚度有利;高差和预拉力对结构反力的影响较大,其中高差主要影响结构反力的竖向分量,预拉力同步影响其各分量。     

拉索式空间预应力钢桁架优化分析与方案比较（之一）

基于本建立的拉索式空间预应力钢桁架优化分析的一般计算模型,对几种不同结构方案的预应力立体钢桁架进行了优化分析,得到了相应结构的整体刚度参数-最大挠跨比与钢索预拉力、钢索截面尺寸及总用钢量等参数的变化关系（用一组图表表示）,并讨论了不同结构方案的用钢量与高跨比（桁架高度）的关系,为拉索式预应力立体钢桁架结构方案的选取及设计提供了一定的参考依据。     

面向控制随机索长误差效应的索杆张力结构张拉分析

针对索杆张力结构的施工张拉设计,建立了一种定量评价不同施工张拉方案对索长误差效应控制效果的分析方法。假定索长误差变量服从正态分布,分别针对原长控制法和索力控制法推导了索长误差和预张力偏差的解析关系式,进而给出了随机预张力偏差的均值和方差计算式。分析了主动索的合理选择能够减小索长误差效应的原因。以控制结构最大预张力偏差水平为目标,提出了一种基于遗传算法的主动索优选策略。以实际索杆张力结构为例,利用建议方法分析了该结构在不同张拉方案下预张力偏差的分布特性,并对张拉方案进行了优化分析。计算结果表明：索长误差对索杆张力结构初始态预张力造成的偏差不可忽视,合理选择张拉方案是控制索长误差效应的重要措施。     

大跨度斜拉立体桁架的极限承载力及影响因素分析

本文针对常用的斜拉立体桁架两塔柱三跨结构形式,基于UL列式,采用混合有限元,分别按空间（面外自由）和平面（面外自由度约束）两种模型,进行了线性、几何非线性、材料非线性以及同时考虑两种非线性的屈曲分析和比较,得出了结构的极限承载力。研究表明,空间模型比平面模型的安全因子低。线性屈曲和只考虑几何非线性屈曲两种模型的安全因子差别较大,而考虑材料非线性和双重非线性两种模型的安全因子比较接近。几何非线性对斜拉立体桁架的极限承载力影响较小,其结构极限承载力主要由材料非线性控制。立体桁架的塑性部位出现在塔柱附近的腹杆和弦杆,以及跨中附近的弦杆以及拉索附近的弦杆。此外,探讨了塔高、桁架高度、索距以及拉索刚度对结构极限承载力的影响,其中索距对结构的极限承载力影响最大。     

世博主题馆点支式玻璃幕墙钢结构分析

2010年世博主题馆主入口采用的是点支式玻璃幕墙钢结构,其支承结构是索杆体系,为了研究拉索的受力状态,采用ANSYS单元生死技术,准确模拟了拉索的预拉力.由于拉索的预拉力使钢结构柱脚产生了较大的弯矩和剪力,采用将主杆底部节点做成完全铰和设置长圆孔的方式消除了拉索预拉力产生的不利作用.分析表明:生死单元能准确模拟拉索预拉...