索穹顶结构的预应力设计方法

作为一种预应力结构 ,索穹顶的刚度和承载能力都是通过施加预应力来获取的 ,因此 ,预应力设计是对索穹顶进行任何其它分析的基础。借鉴膜结构找形方法之一的力密度法的思路 ,可以得到索穹顶的预应力设计的方法 ,而且 ,还可以利用索穹顶本身的对称性条件和成形条件来进一步简化推导过程。通过分析发现 ,预应力设计的结果实际上就是一个齐次线性方程组的解空间。应用这一方法对一典型的辐射形索穹顶算例进行分析 ,得到了其初始预应力分布     

索穹顶结构截面和预应力优化设计

针对索穹顶结构的优化设计现状，并从适合索穹顶结构工程应用的角度出发，本首先对选定截面情况下的预应力优化和选定预应力情况下的截面优化两种情况分别作了研究，然后采用分层优化法较有效地解决了截面尺寸与预应力同时优化的问题，得出了一些有用结论。     

索穹顶结构施工动态模拟

内蒙古伊旗全民健身体育中心屋顶采用大跨度索穹顶结构,其施工精确模拟难度较大。针对工程施工方案,采用机械多刚体系统动力学分析方法,实现了对索穹顶结构整个施工过程的动态模拟。该施工模拟技术的特点是能获得在整个仿真时间段内所有构件的位置、速度、方位和内力值随着时间的连续变化曲线,即每一时刻整个结构体系的形状和预应力分布,可以检验是否有力学指标突变或机构锁死的问题。通过动态模拟结果和现场监测结果的对比分析,证明了该施工模拟技术的正确性。     

索穹顶结构施工技术研究

以直径71.2 m索穹顶工程为对象,介绍索穹顶施工的关键技术,即结构施工偏差及构件尺寸误差的控制、结构的安装成形方法、预应力张拉次序与方法、施工仿真分析与监测控制等。将内中脊索、内中斜索及环向索都做成定长索,外斜索和外脊索做成可调索,调整其长度补偿耳板的径向施工误差;在总结类似工程施工经验的基础上,提出地面拼装、整体同步提升外脊索和外斜索进行安装、张拉外斜索使结构成形的施工方法,减少高空作业量,保证施工的安全;根据索穹顶结构为柔性结构且具有多个对称轴的特点制定了分级分批张拉的施工方案,完成对索穹顶结构的张拉施工,从监测数据看出,施工完毕以后的位形和设计位形基本一致。     

某弦支穹顶结构预应力索施工模拟与分析

以济宁市综合体育馆弦支穹顶结构为实例,采用施工反分析方法对预应力张拉过程进行有限元模拟分析,对比分析了不同张拉位置、张拉顺序和张拉分级时结构控制节点的竖向位移和屋盖上部杆件最大应力比变化,得出了不同张拉方案对弦支穹顶结构的影响结果,提出了弦支穹顶预应力施加方法的建议。     

索穹顶结构

本文在择要回顾素穹顶结构的发展过程和主要工程实践之后，论述了索穹顶结构的特点和工作机理以及分析、设计索穹顶结构的理论基础和方法。     

索穹顶结构预应力损失估算及其补偿

初步探讨索穹顶结构整体预应力损失的估算方法,及其局部预应力损失的补偿措施,从而指导索穹顶结构的设计和施工。     

索穹顶结构

本文首先分析了张力集成穹顶单元的几何形态，并基于此提出了索穹顶结构的几何及拓扑关系，介绍了几种穹顶结构的构成型式，归纳出了索穹顶结构的工作机理．     

索穹顶结构多种预应力张拉施工方法的全过程分析

索穹顶结构的预应力张拉施工成形过程分析一直是国内外学者研究的热点和难点.本文结合国外已有工程预应力张拉施工方法和国内相关研究成果介绍,以一跨度为122m的索穹顶结构为例,提出了包括逐圈斜索张拉法、仅外圈斜索张拉法、逐圈竖杆顶压法、仅外圈竖杆顶压法、逐圈环索张拉法、仅外圈环索张拉法、逐圈斜索原长安装法等七种预应力张拉施工方法,并采用动力松弛法对采用各种预应力张拉施工方法进行施工模拟全过程分析,为实际索穹顶结构工程的张拉施工提供理论依据和技术支持.     

索穹顶结构关键施工技术研究

以直径71.2m索穹顶工程为对象,介绍了索穹顶施工技术的重点及难点问题,即拉索下料尺寸的控制、结构的安装方法、结构的张拉成型方法。在总结国外类似工程的施工经验基础上,首次提出了地面整体拼装、整体同步提升外脊索和外斜索的安装方法,减少了高空作业量,保证了施工安全。根据索穹顶结构为柔性结构且具有多个对称轴的特点,制定了分级分批张拉的施工方法,完成了对索穹顶结构的张拉施工,从监测数据看,施工完毕以后的位形和设计位形基本一致。     

索穹顶结构施工控制反分析

索穹顶结构是本世纪八十年代美国工程师 Geiger运用 Fuller的张拉整体概念而开发的一种实用大跨空间结构体系,与传统结构分析不同的是索穹顶的成形分析是个关键。本文针对上述问题,提出了施工控制反分析法,从而确定各个阶段的理想施工状态参数 (包括索力和标高 ),此时结构不仅满足自平衡要求,且按此状态施工,可以达到理想的设计形态。这一方法力学概念清晰,计算简便,通过对一些典型索穹顶结构的施工控制模拟计算,证明其结果符合实际工程要求。     

索穹顶结构整体可行预应力概念及其应用

索穹顶结构是发展和推广Fuller张拉整体结构思想后,实现的一种新型大跨度空间结构.本文从索穹顶结构特有的杆件拓扑关系入手,提出了整体可行预应力,这一新概念,通过求解单位整体可行预应力,解决了多自应力模态下该体系稳定性判定问题;通过求解预应力水平系数,对索穹顶结构的预应力优化设计做了研究,文章对若干算例的计算分析,验证了这一概念的正确性和可应用性.     

索穹顶结构预应力多目标优化的小生境遗传算法

根据索穹顶结构的柔性结构特点和力学特性,探索以质量最小、刚度最大和支座反力最小为目标函数,以预应力整体可行性准则、荷载态应力控制和位移限值为约束条件的多目标优化模型。结合自适应技术、预选择机制和共享函数小生境技术对传统遗传算法进行改进,利用加权系数法将多目标优化问题转换为单目标Pareto最优解问题。利用向量式有限元对不同预应力水平的结构进行静力分析。最后通过两个不同类型索穹顶算例,采用自编程序的计算结果证明所提出的方法是有效的,为索穹顶结构预应力优化分析提供了新的计算方法。     

索穹顶结构模型试验及施工技术研究

结合内蒙古伊旗全民健身体育中心索穹顶实际工程,制作了1:4试验模型,结合仿真分析结果,提出地面组装、分步牵引整体张拉成型的安装施工方法。在实际工程中得到了成功应用,减少了高空作业量,保证了施工的安全。从监测数据看,施工完毕以后的位形和设计位形基本一致。     

索穹顶结构的优化设计

索穹顶结构优化设计分为三个方面 :预应力优化设计、截面优化设计、形状优化设计。通过线性规划、齿形法及模态搜索法的联合应用 ,内力分析采用有限单元法 ,预应力优化设计采用线性规划法 ,截面优化设计采用齿形法 ,形状优化设计采用模式搜索法 ,编制了索穹顶结构优化的计算程序 ,将索穹顶结构优化设计的三个方面有机地结合在一起 ,进行了循环迭代求解     

预应力网壳-索穹顶结构动力性能分析

对预应力网壳-索穹顶组合结构进行动力特性研究。利用ANSYS有限元分析软件,选用LINK8和LINK10单元建立有限元模型,采用分块Block Lanczos法对自平衡预应力网壳-索穹顶组合结构进行模态分析。通过模态分析得到预应力网壳-索穹顶组合结构的自震频率和在外荷载作用下的结构自振频率,以及结构的振型图。由于预应力网壳-索穹顶组合结构有多个对称轴,所以出现多个相近的频率对,振型图中也出现多个对称的形状。     

索穹顶结构的分析、设计与施工

索穹顶结构与其他索系结构一样,必须施加预张力使之成形,而且结构的工作机理和特性依赖于自身的形状,没有合理的初始形态,结构就没有良好的工作性能。因此,成形分析对索穹顶结构显得尤其重要,换句话说,索穹顶结构的分析和设计,必须首先从成形分析开始,即所谓“找形”。     

月牙形非封闭空间索桁架结构预应力施工技术

乐清体育场挑蓬采用月牙形非封闭空间索桁架结构,由刚性外环梁柱、内环索、上径向索、下径向索、吊索和压杆构成,属于张力结构体系。本工程索桁架共38榀,各榀的悬挑长度和张拉力差异大,在中部索桁架的悬挑端部存在上、下径向索交叉和上、下环索分叉,其间布置了压杆。为减少施工支架搭设费用,采用发明专利技术"索桁架固定千斤顶斜向牵引整体提升的无支架施工方法",分3个施工阶段:低空无应力组装、空中斜向牵引提升和高空分级同步张拉。在施工全过程模拟分析中,由于存在刚体大位移和拉索大悬垂现象,因此采用发明专利技术"确定索杆系静力平衡状态的非线性动力有限元法"进行分析,确定全过程的结构位形和内力状况。