FAST反射面索网支承结构多点地震输入反应分析

地震传播至结构场地时会存在空间上的变化,考虑地震空间变化性的多点输入比一致输入更符合实际。针对口径500 m的射电望远镜(FAST)反射面索网支承结构,对其进行多点输入下的地震响应研究。采用现有较优地震动模型,模拟了338个模拟点处的地震动,采用线性内插法得到了2 395个FAST支座处的地震动。借助ANSYS分析软件,对FAST反射面索网支承结构进行了地震多点输入与一致输入的时程响应计算。分析结果表明:地震空间变化性在两个水平方向和竖直方向上对FAST反射面索网支承结构均有不同程度的影响,有必要同时考虑地震三个分量的空间变化性。在三维地震输入下,受地震空间变化性的影响,主索94.08%的应力增加,应力平均增加了87.04%,下拉索43.51%的应力增加,平均增加了21.88%,三维多点输入与三维一致输入下索的最大应力分别为835.43 MPa和671.10 MPa,均小于FAST用索的抗拉强度标准值;FAST反射面索网支承结构可以抵御预期地震作用。     

FAST主动反射面支承结构总体方案研究

针对国家重大科学工程500m口径球面射电望远镜（FAST）主动反射面的工作特点,提出了整体索网与背架结构共同支承反射面的结构方案,对四边形及多种三角形球面索网网格划分方式进行分析和比较,确定了短程线型网格为优选划分方式;以反射面拟合精度及系统控制最易为综合目标,确定了球面索网的网格尺寸及背架结构最优半径等;对单根控制下拉索和3根控制下拉索两种方案从主动反射面的变位功能、索网结构的力学性能等方面进行了详细对比,确定了采用下端设置促动器的单根控制下拉索,实现反射面基准态的成型和工作态的变位。     

FAST反射面支承结构整体索网方案研究

采用整体索网作为大射电望远镜(FAST)反射面的支承结构,通过对四边形、凯威特型和短程线型三种整体索网方案的研究、对比,认为短程线型网格是一种合理的较优方案;分别对提出的刚性、半刚性和柔性三种子结构方案进行分析研究,论证该刚性方案的可行性,初步论证半刚性方案的可行性,同时对柔性方案提出改进建议。     

基于新型索单元模型理论的索网结构初始形态分析及静力分析

针对大型空间结构索网分析中两个核心问题——索网结构的初始形态分析和受力分析．本文基于文献提出的四节点等参曲线索单元模型理论．进行索网的初始形态分析和静力分析．编制相应的计算程序进行了实例计算．并和大型通用有限元分析软件ANSYS计算结果进行对比．证明了该理论的正确性和适用性．为这种新型的等参元模型理论在索网结构全过程分析应用中的推广提供了有力的依据．     

基于新型索单元模型理论的索网结构初始形态分析及静力分析

针对大型空间结构索网分析中两个核心问题--索网结构的初始形态分析和受力分析,本文基于文献[1]提出的四节点等参曲线索单元模型理论,进行索网的初始形态分析和静力分析,编制相应的计算程序进行了实例计算,并和大型通用有限元分析软件ANSYS计算结果进行对比,证明了该理论的正确性和适用性,为这种新型的等参元模型理论在索网结构全过程分析应用中的推广提供了有力的依据.     

基于新型索单元模型理论的索网结构初始形态分析及静力分析

针对大型空间结构索网分析中两个核心问题——索网结构的初始形态分析和受力分析,本文基于文献[1]提出的四节点等参曲线索单元模型理论,进行索网的初始形态分析和静力分析,编制相应的计算程序进行了实例计算,并和大型通用有限元分析软件ANSYS计算结果进行对比,证明了该理论的正确性和适用性,为这种新型的等参元模型理论在索网结构全过程分析应用中的推广提供了有力的依据。     

长期主动变位下FAST索网支承结构疲劳寿命分析

研究分析了500m口径射电望远镜（Five-hundred-meterApertureSphericalTelescope,简称FAST）反射面索网支承结构的疲劳性能。模拟FAST主动变位工作模式（长时巡天观测和随机独立观测）,计算30年设计基准期内连续工作运行的次数需求,分析FAST索网支承结构变位工作的随机疲劳应力历程,并基于简单抽样技术,对全寿命疲劳应力历程进行简化,采用实时雨流计数法进行分解;基于S-N试验曲线和Smith等效疲劳寿命极限应力线图,采用Miner线性损伤累积准则分析各索的疲劳寿命。以所有单索疲劳寿命的最小值作为整体结构疲劳寿命,多次模拟计算,统计分析保证率为99.9%的结构疲劳寿命,并合理选取安全系数2.0考虑疲劳寿命变异性影响。分析结果表明,在设计基准期内,结构疲劳寿命满足安全要求,结构疲劳危险区域主要分布在索网中心区域。     

超大索网结构建造创新技术研究——国家天文台FAST项目应用

国家天文台FAST索网结构是整个体系的支承和角度调整机构,在工作阶段一直处于变幅、不等应力水平的往复荷载作用,拉索的应力松弛、变形,疲劳都会对整个FAST结构产生影响,拉索索力重新分配并导致反射面形态发生变化,都会影响FAST整体稳定性。尤其在建成之后的数年时间内,其变化情况更为显著。因此,国家天文台项目对索网建造提出了非常高的技术要求。根据索网建造苛刻的技术标准,研发出500MPa超高应力幅拉索,并采用新工艺制造高精度拉索和节点盘。现场提出\"1/5旋转对称、大跨度索网高空散拼\"的施工工艺,成功完成索网安装工作     

500m 口径射电望远镜(FAST)索网结构风致破坏概率评估

大跨空间索网结构风敏感性突出,极易遭受风荷载影响.针对目前缺乏此类结构抗风性能评估方法的问题,以大跨空间索网结构FAST为例,提出一种基于实测风场数据的风致破坏概率分析方法.采集1971年～2020年结构所处地区的大量实测风速数据,通过概率分布拟合建立场地的风灾危险性模型.建立FAST的精细化有限元分析模型并模拟风荷载时程输入,采用非线性动力时程分析对结构的风振反应进行计算,基于概率性需求模型绘制易损性曲线.最后,结合得出的风灾危险性和结构易损性,计算得出 FAST结构在所处场地实际风灾环境中的破坏概率.研究表明:该地极限风速为17m/s,风速在0～10m/s的概率最大;在120°、210°和300°风向角下,下拉索均为易损构件,210°风向角上吸风对索网结构最不利;在最不利风向角下,结构达到轻微破坏、中等破坏和严重破坏的总破坏概率分别为1.8359×10-4、1.1499×10-5和1.3202×10-6.     

FAST整体索网局部2米模型试验研究

针对FA ST张拉整体索网结构进行局部2米模型试验研究.对试验用索逐一测定弹性模量,探讨并验证了索网初张拉成形和调节方法的有效性以及索网变位过程中节点形式对索网-子结构间协调工作性能的影响.综合试验与理论结果,对FA ST 30米模型的建造提出了有益的建议.     

FAST30米模型整体索网张拉方案的研究

介绍了大射电望远镜(FAST)30m模型主动反射面支承结构——整体索网结构,根据现场条件提出了三种可行的施工方案,并利用ANSYS的生死单元技术模拟索网张拉过程.通过分析、对比确定了最优方案,并以此指导了实际施工,为FAST500m原型的建造积累了经验.     

广州新电视塔结构体系分析

广州新电视塔是广州市新城市中心的标志性建筑,其复杂的结构体系,仅依靠国内现有规范方法难以满足设计的安全性和经济性要求。基于非线性的方法对广州电视塔的结构进行了稳定性分析。在分析中首先介绍了非线性分析的原理方法,然后分别引入杆件、结构整体的初始缺陷,并考虑了节点刚度对结构稳定性分析的影响,根据分析结果确定了结构在各种缺陷下的力学性能,从而进行结构优化设计。     

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。     

重庆江北国际机场超长单层索网幕墙结构设计

重庆江北国际机场航站楼主楼单索幕墙结构面积近10 000m2,并且一侧长度达到180m。其索网的支撑结构体系较柔,索网幕墙体系超长,给设计和张拉施工方案的制定都带来了较大难度。将屋面钢结构体系与幕墙结构体系整体建模,两者之间通过耦合实现水平联系,同步加载进行结构设计,以此考虑屋面钢结构对幕墙体系的影响。进行了超长幕墙结构体系跨越下部结构伸缩缝的受力分析,并得出由于柔性结构很强的变形适应能力,下部结构伸缩缝不会对幕墙结构体系产生破坏作用的结论。拉索幕墙的张拉方案必须与设计思路相互一致。对该超长单索幕墙张拉方案的原则也进行了介绍。     

人工神经网络在结构工程中的应用和发展

依据神经网络原理及其自身的特点，对其应用在结构优化设计、结构分析及可靠度分析等方面进行了综述和研究，并在此基础上分析了神经网络在结构工程中的研究方向。     

结构抗连续倒塌设计分析方法探讨

结构发生连续倒塌将会导致严重的生命和财产损失,造成重大的社会影响,因而日益受到工程设计人员的关注。欧美等国已相继制定了连续倒塌相关的设计规范并提出了相应的设计分析方法,但还不够完善。对现有的结构连续倒塌相关的规范设计及分析方法进行总结和归纳,并指出其中存在的一些问题。提出了在进行多重荷载路径法分析时应通过结构自重的施工模拟来考虑结构初始态的重大影响,以及运用结构动力学理论推导出结构在不同构件失效时间下的动力响应,建议在进行多重荷载动力分析时应考虑不同构件失效时间的影响。最后对动力弹塑性时程分析方法在结构抗连续倒塌设计分析中的应用进行了初步的探讨,阐述了动力弹塑性时程分析的基本方法及其优点和缺点。