弦支穹顶结构体系的研究进展

简单介绍了弦支穹顶体系的结构特点及工程实例,回顾了国内外对该结构体系的研究进展,并指出了弦支穹顶结构进一步的研究方向,为进一步研究弦支穹顶结构体系提供了理论依据。     

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。     

中部节点刚接型弦支穹顶结构分析

中部节点刚接型弦支穹顶结构,通过将单层网壳中心区域没有竖向撑杆支撑的网壳节点改为刚接来加强中心区域,从而提高弦支穹顶结构的稳定承载力,本文对设计模型进行分析,论证结论的正确性。     

沁阳市体育馆椭圆抛物面弦支穹顶稳定性研究北大核心CSCD

沁阳市体育馆钢屋盖采用由Levy索杆体系和单层网壳组合成的弦支穹顶结构体系,具有跨度大、外形为椭圆抛物面的特点。对弦支穹顶结构进行了杆件内力、支座反力、节点位移、自振特性、线性屈曲和非线性屈曲分析,考虑了初始几何缺陷的影响,并与单层网壳结构进行了对比。研究结果表明,弦支穹顶结构引入高强度预应力拉索后,可以减小对边缘支承结构的作用、减小结构位移、降低对初始几何缺陷的敏感性和提高结构整体稳定性。在所考虑的活荷载全跨布置、长轴半跨布置和短轴半跨布置3种形式中,以活荷载短轴半跨布置最为不利。     

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     

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。     

三维弦支穹顶结构体育馆静力、动力性能分析

以建筑结构抗震为主要思路,以天津市某大型三维弦支穹顶体育场结构为研究对象,采用有限元理论,研究三维网壳结构-弦支穹顶结构进行静力与动力分析。研究结果表明,温度荷载作用对弦支穹顶结构的静力影响比较显著;结构低阶振型以水平振动为主,高阶以穹顶竖向振动为主;在一维地震作用下节点加速度都相对较小,表明结构刚度较大,结构整体稳定性较好;在不同地震动输入下,靠近顶部弦杆控制点位移最大,顶部弦杆控制点位移变化最小。     

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。 -     

2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构模型动力特性试验及理论分析

对2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构1∶10模型进行了动力特性的试验研究与理论分析。计算得出了模型不同施工阶段的频率值及振型;采用环境激励和正弦激励两种方法对模型的不同施工阶段进行了动力特性测定试验;阐述了试验的原理、过程及结果。研究表明:结构频率密集、周期较长、以竖直方向振动为主,振型大部分为正对称或反对称形态;结构阻尼比在0.02~0.03范围之内;理论计算结果与试验结果吻合较好。本文所得结论对2008奥运会羽毛球馆的设计、施工及今后相同结构设计具有参考意义。     

刚性桩复合地基模型试验研究

通过刚性桩复合地基群桩(桩数3×3)模型试验,对不同垫层厚度刚性桩复合地基的变形特性、不同桩位桩体和桩间土的受力特性进行测试,并对桩土应力比和荷载分担比等反映桩土共同工作性能的指标进行分析,得出了刚性桩复合地基的承载特性和变形规律。结论可为刚性桩复合地基的优化设计提供依据。     

Theoretical analysis and actual experimental research on static characteristics of suspendome structure

The suspendome used as the roof of the VIP hall in Tianjin Museum was analyzed by ANASYS under the assumptions of hinged joints and rigid joints in up chord, respectively, and the results show that the member force and nodal displacement under the two assumptions have little difference. Thus, it is attained that the suspendome can be analyzed with the assumption of hinged joints. A full-scale test on the suspendome with half-cable and half-pipe was carried out. The loading system, arrangement of measuring points, and the test procedures are introduced. Also, a test on steel wire ropes for elastic module was carried out. The experimental and theoretical values of member forces and nodal displacements were compared and it showed that they accord well with each other under low-level load. While under high-level load, the experimental value was bigger than the theoretical value due to the influence of the test environment. With the increase of the load, tension of outside cables and looseness of inside cables occurred, which indicated that the prestressing value in inside cables should be properly assigned. Both the experimental and theoretical results verify that the suspendome has a wide application prospect with the advantages of perfect mechanical characteristics, low steel consumption, convenient construction and low cost. __________ Translated from Journal of Tianjin University, 2006, 39(8): 944–950 [译自: 天津大学学报]     

混凝土楼板对钢框架梁柱节点抗震性能影响的试验研究

为了研究节点区混凝土楼板对钢框架梁柱节点抗震性能的影响,完成了4个不同构造形式的节点试件在低周循环荷载下的破坏试验,分析了节点构造与混凝土楼板配筋率等因素对节点承载力、转动刚度、极限转动能力、耗能能力、延性和极限破坏状态的影响。对节点破坏模式和滞回曲线的分析表明,保证焊接质量是避免节点脆性破坏的重要措施。采用长焊接孔的节点,使钢梁发生了局部屈曲破坏,既可减少局部应力集中,又可提高节点的延性,提高配筋率可以显著增强节点的抗弯承载力。另外,混凝土楼板的存在使节点在构造上存在不对称性,应该在节点设计中给予考虑。     

基于生长空间限定与并行搜索的模拟植物生长算法的空间结构优化方法

为弥补传统设计理念和优化方法的不足,促进空间结构的发展与创新,结合前沿优化理论,依据模拟植物生长算法(PGSA)的基本原理,提出基于生长空间限定与并行搜索的模拟植物生长算法(GSL&PS-PGSA),并与空间结构优化相结合,建立了基于GSL&PS-PGSA的空间结构优化方法.给出了相应的结构优化流程,并采用MATLAB...     

茌平体育馆弦支穹顶叠合拱结构的温度场研究

太阳辐射作用下,茌平体育馆弦支穹顶叠合拱结构的温度场分布极为复杂和不均匀.为精确确定其温度场分布,为结构分析提供数据支持,本文基于APDL语言对ANSYS软件进行了二次开发,采用ASHRAE晴空模型编制了温度场数值模拟程序,对夏季太阳辐射、对流换热和热传导等作用下茌平体育馆弦支穹顶叠合拱结构的温度场进行了数值模拟,得到了整个结构的温度场分布规律,并由数值模拟结果分析得到室外钢拱构件的平均温度要比空气温度高很多、构件沿截面的温度梯度很高等重要结论,为随后的结构设计和分析提供了有力支持.     

地震多点输入下K8单层球面网壳结构响应研究

地震动经过长距离传播到达结构场地时会存在空间变化,考虑地震动空间变化性的多点输入比一致输入更符合实际。采用时程分析法,计算不同屋面质量、不同矢跨比和不同杆件截面尺寸的90m K8单层球面网壳结构在多点输入下和一致输入下的地震响应,研究网壳结构地震空间相关性效应与结构参数的关系。分析结果表明:结构参数变化对多点输入下结构的拟静力响应和动力响应影响不同,致使地震动空间变化性对不同参数结构的影响有较大差异。通过系统的参数分析表明:轻质屋面、小矢跨比、大杆件截面尺寸网壳结构受地震空间变化影响较大。     

大开口刚性内拉环索穹顶结构成形关键技术研究与应用

为实现大开口刚性内拉环索穹顶结构的顺利成形,以成都凤凰山专业足球场为研究对象,提出了一种牵引下层索网提升和张拉双层索网的施工方法,对内拉环与索杆系提升顺序、牵引工装索长度优化和脊索锚接时机等关键技术问题进行了研究。采用ANSYS建立结构有限元模型,对施工全过程进行模拟并分析施工成形过程中的结构响应。结果表明：牵引下层索网提升和张拉双层索网的施工方法可使结构顺利成形并减少50%的牵引设备投入;内拉环先于索杆系提升可有效减轻内拉环的扭转;斜索张拉阶段结构内力和位移变化较大,应谨慎控制张拉进度;结构成形后与设计状态基本一致,验证了成形方法的有效性。     

Levy型劲性支撑穹顶静力性能试验研究

为研究Levy型劲性支撑穹顶结构的静力性能,以跨度6 m的Levy型劲性支撑穹顶结构实际模型为研究对象,通过试验研究了其在初始预应力、满跨荷载和半跨荷载作用下的静力性能,获得了Levy型劲性支撑穹顶结构模型中各杆件内力和节点位移随外荷载增加变化规律。研究结果表明:在满跨荷载作用下,随着荷载的增大,环杆、撑杆和斜杆轴力都逐渐增大,脊索索力逐渐减小;在半跨荷载作用下,随着荷载的增大,结构内部杆件内力变化平稳,结构受荷一侧各杆件内力变化规律与全跨荷载作用下变化规律基本相同,但各杆件内力的变化值较全跨荷载作用大,结构对非对称荷载比较敏感,结构非受荷一侧内力变化比较复杂,脊索索力减小,撑杆和环索内力减小,内、中斜杆内力减小,外斜杆内力基本不变,半跨荷载引起的节点竖向位移比满跨荷载引起的竖向位移大,但整体结构位移均较小,竖向刚度较大,表明用劲性钢拉杆代替索穹顶下层拉索构件是可行的。研究结果验证了劲性支撑穹顶结构合理性与可行性,可为工程应用提供参考。