局部双层球面网壳新型体系减震性能分析

通过大型有限元分析软件ANSYS对跨度60m的局部双层球面网壳结构进行研究和减震分析。研究局部双层球面网壳的自振特性以及约束屈曲支撑对局部双层球面网壳减震效果的主要影响参数和影响规律。通过考虑约束屈曲支撑不同的设置位置和数量,进行相关的减震参数分析。结果表明,局部双层球面网壳自振频率密集;约束屈曲支撑杆件的布置位置对减震效果有较大的影响;约束屈曲支撑设置的数量应综合考虑。     

单点连续冲击荷载下单层球面网壳结构失效模式研究

为研究单点连续冲击荷载作用下单层球面网壳结构的失效模式,应用通用有限元软件ANSYS LS-DYNA建立了40m跨度,四种不同矢跨比的K8型单层球面网壳结构有限元模型。通过分析单层球面网壳结构在单点连续冲击荷载作用下失效全过程的冲击荷载、能量转化和杆件变形特点,总结归纳出单层球面网壳结构在单点连续冲击荷载作用下的五种失效模式:网壳局部凹陷、网壳局部凹陷时杆件剪切破坏、网壳整体塌陷、网壳整体塌陷时杆件剪切破坏、杆件剪切破坏。对五种失效模式进行了全过程研究分析,明确了单层球面网壳结构在单点连续冲击全过程中肋杆、环杆、斜杆的破坏形式和能量传递与转化特点。     

单层球面网壳结构抗连续倒塌设计

单层球面网壳冗余度较低,个别杆件失效容易引起结构连续倒塌。为提高单层球面网壳的抗连续倒塌能力,可以采用将单层网壳主肋设计为局部双层的方法。应用ABAQUS软件通过自编程序,考虑杆件失稳及失稳后行为,对比分析了采用局部双层前、后静力荷载作用下单层球面网壳极限承载力、节点位移和失效模态,以及采用局部双层前、后地震荷载作用下单层球面网壳极限承载力。分析了地震作用下局部双层厚度不同时单层球面网壳结构的极限承载力。分析结果表明,将单层球面网壳主肋设计为局部双层可提高网壳结构极限承载力,改变网壳失效模式。     

环向折线形单层球面网壳结构的试验研究

环向折线形单层球面网壳的基本结构体系兼有单、双层球面网壳结构的受力特性,且节点为铰接,是一种新型的静定空间桁架结构.为改善结构受力、满足构造要求,可在基本结构体系基础上增设内圈环杆.本文对内圈环杆加强的环向折线形单层球面网壳结构进行了全跨、半跨荷载下的静力加载试验,并将试验数据与理论分析结果进行对比.分析结果表明:该结构具有良好的受力性能,试验数据与有限元分析结果之间的差异较小,理论分析正确.     

半刚性双层柱面网壳结构的动力分析

本文旨在通过数值方法分析双层柱面网壳的动力性能。建立了具有不同节点刚性的双层柱面网壳结构的有限元模型,能够合理模拟节点半刚性。采用该有限元模型对双层柱面网壳结构的动力性能进行了分析,计算了结构的自振频率。研究了节点刚度、网壳矢跨比、跨度对结构自振特性的影响规律。分析表明,随着节点刚度的增加,网壳结构的自振频率略有增加,增加幅度为1%左右。结构的自振频率随矢跨比的减小而增大,增幅约为47%,随跨度的增大而减小,减小幅度约为44%。本文的结论将对双层柱面网壳结构的设计、优化和施工提供有益的参考。     

大连极地海洋动物馆屋盖的结构选型及锯齿状锥面网壳的静、动力特性分析

介绍了大连极地海洋动物馆屋盖结构体系及结构选型依据。其屋盖结构根据建筑造型及功能要求选用了双层网架、单层筒壳、单层球面网壳及锯齿状锥面网壳等4种空间结构体系。重点介绍了锯齿状锥面网壳结构构成;并采用大型通用有限元软件ANSYS对锯齿状锥面网壳部分进行了静力分析及几何非线性稳定分析,得到了此类结构的应力分布、位移分布等静力特性及稳定性能;对结构进行了模态分析,获得了其自振频率、振型等自振特性,为后续对结构进行动力分析提供了基础。结果表明,该结构设计符合规范要求,稳定性良好,适于建筑造型呈锯齿状,屋面恒荷载较小的建筑物屋面。可为今后该类结构的设计提供一定理论依据。     

周边局部为双层的球面网壳屈曲规律和特性

以中部单层、周围局部双层的球面网壳为对象,采用Newton-Raphson增量迭代及弧长法对结构进行了非线性有限元分析,总结了此类网壳结构的失稳规律,并且得出了结构由单层过渡到双层时临界荷载的变化规律。研究结果表明,局部双层网壳能够明显改善单层网壳的稳定性能,提高其网壳的屈曲荷载,既具有双层网壳的稳定性,又能节省钢材,是一种理想的空间结构形式。     

单层柱面索拉网壳结构动力特性分析

柱面索拉网壳是一种新型的玻璃采光顶支撑结构。讨论这种结构的动力特性,比较单层柱面索拉网壳和单层柱面网壳的自振频率及其相应振型。通过计算,分析长跨比、矢跨比、索截面、索初始预应力、钢杆件截面对柱面索拉网壳动力特性的影响。计算结果显示:单层柱面索拉网壳的动力特性优于单层柱面网壳;单层柱面索拉网壳的自振频率随着钢杆件及索截面的增大而增大,随长跨比的增大而减小。索的初始张拉力对索拉网壳的动力特性影响很大。     

大矢跨比球面网壳局部双层形式及稳定性分析

首先比较了适宜大矢跨比球面网壳的基本三角形网格划分形式,指出最优网格划分法得到的三类型数量(杆长、三角形、节点)最少、最经济。提出了构造球面网壳局部双层形式的方法,基于最优网格划分短程线型与三向格子形网壳,构造五种具有工程应用价值的局部双层形式。采用几何非线性有限元理论和屈曲路径跟踪技术,对几种网壳形式进行了深入的稳定分析。研究了稳定承载力随杆件尺寸变化规律,按梁单元与杆单元分析不同的稳定特性,大矢跨比局部双层与单层网壳稳定特性比较,以及小矢跨比网壳的屈曲特性。     

环向折线形单层球面网壳及其结构静力简化计算方法

环向折线形单层球面网壳是单向折线形网架结构在曲面结构构形中的拓展,兼有双层网壳和单层网壳受力特性。通过结构构形研究和机动分析,提出了在轴对称条件下基本结构体系的简化杆系计算模型及其分析方法。为改善结构的受力特性,在基本结构体系的基础上,增设若干道环向杆件,形成环向折线形单层球面网壳的加强结构体系。通过算例分析,对比研究了在不同荷载工况下和厚跨比对结构体系受力性能的影响。研究结果表明：环向折线形单层球面网壳的基本结构体系是一种静定空间桁架结构;揭示了环向折线形单层球面网壳基本结构体系的组成规律、受力特性,给出了加强结构体系的合理加强方案;所提出的简化计算方法,可精确求解网壳的内力和位移。     

后张拉整体成型局部双层柱面网壳成型过程的研究

局部双层柱面网壳可以通过后张拉闭合平板网架中预留缝隙的方法张拉而成。提出一种可用于张拉成型局部双层柱面网壳的平板理论模型,给出预测成型形状的理论公式。利用ANSYS 10.0有限元计算程序,通过不同节点连接方式模型的对比分析给出最适合张拉的理想模型。     

考虑焊接球节点弹塑性的单层网壳动力分析

利用有限元分析软件ANSYS 11.0,考虑线性强化的应力应变关系和Von-Mises屈服准则,对单层网壳中焊接空心球节点进行弹塑性分析,建立节点的荷载-位移曲线双线性模型.提出考虑焊接空心球节点弹塑性的“短杆模型”,并导入有限元软件SAP 2000中,进而对某单层网壳进行动力弹塑性分析.结果表明:考虑节点弹塑性,能更...     

局部双层网壳结构的减震设计分析

对增设粘滞阻尼器的局部双层网壳结构进行减振分析,探讨了阻尼器位置、数量、阻尼系数等不同参数对局部双层网壳结构减振性能的影响,分析了不同参数阻尼器的减振效果.计算分析表明:结构阻尼单元的阻尼系数越大,结构的减振效果越好;设置的阻尼器数量越多,结构减振效果越好;对于局部双层球壳结构,斜向设置粘滞阻尼器的效果最佳.     

局部双层柱面网壳与单层网壳的对比分析

合理的局部双层网壳结构能够较好的解决单层网壳承载力低、整体稳定性较差以及双层网壳由于杆件、节点较多造成结构繁杂的缺点,近年来得到了较多的应用.以正交正放局部双层柱面空腹网壳为例,通过与相同跨度及截面下单层网壳的对比,详细阐述了局部双层网壳在承载力、稳定性及经济指标上的优越性,得出了一些对工程设计具有指导意义的结论.     

某办公楼屋面双层双曲网壳的分析与设计(一)

本文介绍了低烈度区,某办公楼屋面上的双层双曲网壳的设计,该网壳横断面为扇面形,平面为夹角30°扇面,为圆弧扁壳体。本文对该双层双曲网壳的受力特点进行了讨论,根据整体计算结果对网壳的支座设计选用进行了探讨,对杆件采用及材料进行了统计。通过有限元软件MIDAS对该双层双曲网壳的分析,对该异形扁壳结构体系的受力特点进行了有益的探讨。本文得出的若干结论可为类似工程提供参考。     

Structural optimization and dynamic analysis for double-layer spherical reticulated shell structures

This paper is concerned with the geometrical optimum design and the aseismic analysis of double-layer reticulated shell structures. The characteristic of free vibration of reticulated shell structures, with respect to geometric parameter, is investigated. The variations of the eigenfrequency of shell structures, with respect to the ratio of height-to-span, span, grid division frequency and thickness of shell, are discussed. The Newmark method is used to calculate the stresses and displacements of the reticulated shell structure under earthquake action. The analysis results show that under a specified span, the eigenfrequency of the structure increases with the increase of the height-to-span ratio and then decreases afterwards. Therefore, there exists an optimum height-to-span ratio resulting in an optimum stiffness at the specified span. The optimum value of the ratio is found to be between 1/3 and 1/4 from the simulation study presented in this paper. At a specified height-to-span ratio, the increase of the value of structural span greatly reduces the eigenfrequency of the structure and then decreases the global stiffness of the structure. At the specified span and the specified height-to-span ratio, the eigenfrequency of the structure has a minor increase with the increase of the thickness and the grid division frequency of the reticulated shell structure. The partial double-layer reticulated shell structures have less stability compared with double-layer reticulated shell structures, but more stability in comparison with single-layer reticulated shell structures. The 1/6 partial double-layer reticulated shell structure has a best performance-to-price ratio. In other words, it has a higher buckling load, with smaller material consumption, compared with other partial double-layer reticulated shell structures. It is proposed to adopt the 1/6 partial double-layer reticulated shell structure in engineering if a double layer reticulated shell structure is required.