空间管桁架与实腹钢梁在双坡屋面设计中应用比较

为了比较两种双坡屋架结构形式——实腹钢梁、空间管桁架在大跨度时哪种更为占优;结合工程实例,对空间管桁架和实腹钢梁在大跨度汽机房双坡屋面设计中的应用进行深入分析和研究;目前已建电厂采用的空间管桁架屋架多为单坡,双坡空间管桁架的实例还相当少.文章重点进行了双坡空间管桁架的结构受力分析研究,旨在通过对这一新的结构形式的研究能对今后工程设计有所参考.通过对空间管桁架结构的整体优化,首先得出该种结构形式的最优空间杆件组合形式,然后将该最优形式再与实腹钢梁屋架进行技术经济比较;最后得出空间管桁架结构形式中的45°角梭形倒三角空间管桁架有檩体系在多方面要优于实腹钢梁有檩体系.另外还对屋架两端支座型式进行了分析,讨论支座型式对计算模型的影响并且给出了实际设计中支座的简化原则.     

天长全民健身中心体育场钢结构屋盖施工过程分析

天长全民健身中心体育场钢屋盖造型呈钻石状,主结构由径向片桁架、外环环向立体桁架和折线形平面桁架组成,弦杆交错布置,具有传力途径复杂、安装难度大的特点.将钢屋盖施工区域按建筑平面逆时针分为1～8区,从1区和8区分别按顺时针和逆时针逐步安装,施工顺序为：1区8区→2区7区→3区6区→4区5区.利用3D3S软件对管桁架拼装胎架、管桁架吊装单元、管桁架临时支撑方案、管桁架合拢、管桁架卸载方案等关键施工要点进行了施工分析.分析结果表明：管桁架吊装吊点布置、临时支撑的位置与数量设置、支撑卸载的先后顺序对钢结构屋盖的受力具有较大影响,本项目所选的施工技术,施工过程中结构挠度较小,构件应力比处于低应力状态,施工方法安全可靠.     

基于结构优化的大跨张弦平面桁架经济性分析

以最小用钢量为目标函数,考虑应力、位移和稳定性等约束,采用二次优化法对大跨平面张弦桁架的截面面积和索力进行了优化设计,并建立了以最小造价为目标函数的优化模型,参考市面上各种钢管和钢绞线的报价,提出了考虑结构位移和稳定性约束条件下钢管直径、厚度的最优造价优化法.分别对大跨预应力张弦平面桁架和非预应力张弦平面桁架进行优化,通过算例分析得出大跨预应力张弦平面桁架相对于非预应力张弦平面桁架经济上的优越性.     

基于充气梁理论的充气桁架屈曲行为分析

为了研究在空间充气展开结构中作为承力结构的充气桁架的屈曲行为,利用充气梁理论建立了充气桁架的屈曲分析模型,重点分析了屈曲模态特性及充气桁架主要结构参数对屈曲行为的影响.分析结果表明,径向载荷个数和压强对屈曲行为的影响很小,屈曲载荷受横截面半径的影响很大.为充气桁架结构的设计优化提供依据.     

大跨度空间管桁架结构施工技术

大跨度空间管桁架结构有着优美的空间形体,这一类结构受力合理、刚度大、重量轻、杆件单一、外形美观,近年来,在我国各省市体育场馆、会展中心等公共建筑中得到广泛应用,如上海洋山港南北闸桥项目、南通体育场、南京新火车站等都是典型的大跨度空间管桁架结构体系.这里以洋山港南北闸桥项目为例,对其加工及安装技术展开研究及探索.     

组合管桁架抗弯承载力的有限元分析

应用ANSYS参数化程序对组合管桁架结构抗弯承载力进行了非线性分析,计算表明有限元模拟与试验结果吻合较好,验证了有限元模型以及编制APDL命令流的正确性。再应用编制的命令流,分析了混凝土翼缘板板厚、混凝土强度、桁架高跨比、桁架钢材强度、桁架管截面尺寸等因素对组合管桁架抗弯承载力的影响,并对其结果进行了探讨。     

受压弦管填充混凝土的矩形钢管桁架静力性能分析

为了研究弦管填充混凝土对矩形钢管桁架结构受力性能的影响,以受压弦管填充混凝土的矩形钢管桁架梁为研究对象,采用有限元数值模拟的方法,综合考虑材料非线性和几何非线性,分析了模型在节点荷载作用下结构的应力和变形分布、塑性发展和破坏模式。结果表明：下弦空管节点应力集中现象较明显,其承载能力是整个桁架承载能力的瓶颈;桁架的破坏模式是下弦空管节点塑性变形过大;弦管填充混凝土的节点变形和应力均很小,其承载能力较空弦管节点提高较大,受压弦管填充混凝土的矩形钢管桁架延性较好。     

桁架桥梁抗震作动器的优化布置及二次型最优控制

研究桁架桥梁结构在地震作用下以较少的作动器达到最优控震效果,提出了采用遗传算法对桁架桥梁结构抗震作动器进行优化布置的最优控震策略.通过建立桁架桥梁结构有限元模型,利用遗传算法对结构进行了优化,得到了相对最优的作动器数量和相应位置.利用传统二次型最优控制算法计算出抗震作动器的最优控制力.通过实例模拟了多种地震输入情况下桁架桥梁的动态响应.仿真结果表明:应用遗传算法对钢桁架桥梁结构中作动器进行优化配置后,结构的控震效果优于作动器随机布置方式.钢桁架桥梁结构控震效果随遗传代数增加而显著增强.     

高烈度区1000MW机组带支撑空冷支架结构体系研究

传统空冷支架结构体系一般选用钢筋混凝土支架+钢桁架平台混合结构体系,并在已运行的很多600MW机组电厂中应用.在1000MW空冷机组中,由于钢桁架平台高度增加、面积增大、荷载增加,使得原有的常规结构体系在高烈度地震区难以满足结构性能的要求.针对此种情况,提出了新型结构体系"钢筋混凝土管柱+钢斜撑+钢桁架"形式,并分别对传统的钢筋混凝土支架+钢桁架平台结构体系和新型结构体系进行计算分析,研究新型结构体系的抗震性能,以满足1000MW空冷机组的安全性和设计要求.     

改进的PSO算法中学习因子(c1,c2)取值的实验与分析

采用改进的粒子群算法(IPSO),以桁架结构为例,采用不同取值的c1,c2进行了3个算例的优化设计,通过对计算过程和结果的实验和分析,得出了适合于桁架结构优化设计的学习因子(c1,c2)的取值规律.     

基于非概率稳健可靠性的桁架结构优化设计

在结构非概率集合可靠性模型的基础上,考虑影响结构系统性能的荷载、材料弹性模量、材料抗拉强度等不确定参数,提出了桁架中压杆与拉杆的优化方法。将不确定量设定为区间,通过区间运算得到结构的非概率可靠度,使静定桁架中的杆件达到同一可靠度水平实现优化目标。并运用非概率可靠性方法对一桁架结构做了优化设计,算例证明此方法可行。     

基于连续体拓扑优化的大型基座轻量化设计

拓扑优化设计能在给定约束和边界条件下,获得最优的材料布局。研究了连续体结构拓扑优化在大型基座轻量化设计中的应用。介绍了连续体拓扑优化原理,建立了拓扑优化的数学模型;对某大型经纬仪的基座进行连续体拓扑优化设计,获得基座的最优材料分布结果;以拓扑优化结果呈现的材料分布特征为依据,用空心方钢管构建桁架结构基座,完成轻量化基座的设计;对设计结果进行有限元分析,结果表明,轻量化基座与传统铸造结构基座相比,在保证静力载荷变形不变的情况下,可减重357.4kg,轻量化率为27.8%。     

基于APDL语言的网架结构优化设计

本文以周边简支的斜放四角锥网架屋盖为例,将网架高度和杆件截面积同时作为离散型设计变量,以网架结构的重量为目标函数,在满足杆件截面强度、刚度、稳定以及结构变形等约束的条件下,采用一维搜索算法与改进的应力比法相结合的方式,利用ANSYS参数化设计语言APDL编制网架优化程序.实例结果表明优化后网架重量降低了约14.1%,因...     

智能桁架结构的最佳形状分析

以四主动元的平面桁架结构为对象进行了强度分析，给出了在不同方向载荷作用下的最佳强度曲线和最佳结构形状，为设计最佳的桁架结构提供了理论基础。     

大跨度大型复杂体型网架结构的风效应分析

以世界上最大的网架结构——深圳市民中心屋顶网架结构为工程背景，详细探讨了此类结构的在风荷载作用下的风效应。对于这种自振频率密集型的结构用随机振动理论分析其在脉动风荷载下的动力响应时，不仅要考虑选择主导模态振型，而且不能忽略交叉项的影响。     

基于人工鱼群算法的桁架结构的优化

针对基本人工鱼群算法在解决桁架结构优化问题时存在的后期收敛速度慢、寻优精度不高等缺陷,在算法初期采用Logistic方程初始化解群,提高求解效率和质量,在算法运行过程中利用粒子群优化算法惯性权重调整策略对人工鱼的步长进行改进,以提高寻优的速度和精度。将改进后的算法应用到桁架结构优化中,以桁架截面尺寸为设计变量,结构最小重量为目标函数建立优化设计模型,运用MATLAB进行模型优化分析,并与其它算法优化结果进行对比。结果表明,改进的算法在收敛速度与寻优精度方面均有所提高,尤其在迭代计算的初期,效果非常明显。     

Bending behaviour of lightweight aggregate concrete-filled steel tube spatial truss beam

A lightweight aggregate concrete-filled steel tube(LACFST) spatial truss beam was tested under bending load. The performance was studied by the analysis of the beam deflection and strains in its chords and webs. According to the test results, several assumptions were made to deduce the bearing capacity calculation method based on the force balance of the whole section. An optimal dimension relationship for the truss beam chords was proposed and verified by finite element analysis. Results show that the LACFST spatial truss beam failed after excessive deflection. The strain distribution agreed with Bernoulli-Euler theoretical prediction. The truss beam flexural bearing capacity calculation results matched test evidence with only a 3% difference between the two. Finite element analyses with different chord dimensions show that the ultimate bearing capacity increases as the chord dimensions increase when the chords have a diameter smaller than optimal one; otherwise, it remains almost unchanged as the chord dimensions increase.     

构架式空间可展开天线结构优化参数预测模型

为了得到构架式空间可展开天线结构优化中目标函数与设计变量的解析表达式,基于BP神经网络建立一种天线结构优化参数的预测模型．根据天线背架的结构及神经网络的训练原理,构建对优化参数进行预测的网络模型;应用有限元软件ANSYS对优化参数进行数值计算,通过正交试验设计,得到BP神经网络的训练样本;调整传递函数、隐层节点数及训练...     

改进遗传算法在桁架拓扑优化中的应用

基于桁架拓扑优化,对遗传算法提出了一些改进措施,形成了一种高效综合的遗传算法。在桁架的截面尺寸和拓扑结构混合设计中,对尺寸变量和拓扑变量分别进行二进制编码、交叉和变异,得到桁架拓扑结构和杆件截面尺寸的初解,适当降低尺寸变量编码精度,以加快算法的收敛速度。然后对截面尺寸重新编码,以较高的尺寸精度进行搜索,为了防止陷入局部最优解,取部分初解加入新的父代。算例表明,该算法对离散变量的桁架拓扑优化是快速有效的。     

金字塔点阵夹芯结构的精细优化设计

在本文中,为了提高金字塔点阵夹芯结构的整体等效剪切强度,提出了基于芯子和面芯界面性能协调的精细优化设计思想,并对面外剪切载荷作用下的金字塔点阵夹芯结构进行了优化设计.理论分析结果表明:基于精细优化设计思想的金字塔点阵夹芯结构中,由于综合考虑了芯子强度与面芯界面强度之间的性能协调,尽管会一定程度上降低了金字塔芯子的等效剪切刚度和等效剪切强度,但由于提高了面芯界面等效剪切强度,最终提高了夹芯结构的整体等效强度.