体育场挑篷结构多维地震随机响应分析

运用了多维虚拟激励随机振动分析方法,详细介绍了多维地震动随机模型的确定及其相关参数的选取.对济南奥林匹克中心体育场看台这一具有代表性的体育场挑篷结构进行了多维地震随机响应分析,给出了均值响应和峰值响应的评估方法,比较了挑篷结构在单向和多向地震动输入下的关键节点位移反应,计算结果表明,多维地震动会明显加大结构的响应.将虚拟激励法的计算结果与时程法的进行比较,两者的计算结果吻合较好.多维虚拟激励法作为一种高效的随机振动分析方法,为对大型体育场挑篷这类结构进行多维地震随机振动分析提供了有效的途径.     

某冰壶馆钢屋盖结构设计与分析

某冰壶馆钢屋盖结构采用单层网壳加张弦梁的杂交体系,单层网壳与张弦梁共同受力,形成良好的空间传力体系。本文详细介绍了其钢屋盖的结构构成和受力特点,并对张弦梁的撑杆高度、拉索直径及拉索预张力的大小进行探讨,从而确定合理的结构布置形式。采用有限元软件对结构进行了静动力分析、极限承载力分析以及抗连续倒塌分析,对类似结构的设计提供有益的参考和借鉴。     

张弦梁结构张拉力确定方法研究

张弦梁结构属于预应力钢结构的一种,在进行拉索预应力导入过程中必须保证施工过程的安全性和完工时的受力状态满足设计要求.因此,必须对张拉索进行张拉过程的索力优化分析和研究,保证对整个施工过程的安全控制.以双向张弦梁为例对比了3种优化方法对张弦梁结构的适用性.经计算分析,得出了张力补偿法为适用于张弦结构张拉力确定的最优方法.结合鹤壁市体育馆预应力空间桁架钢屋盖结构,采用张力补偿法进行了该结构施工阶段分析,得出了高强钢索的内力发展变化规律,验证了张力补偿法在实际大型预应力空间钢结构中的适用性.     

三向张弦梁结构弹塑性极限承载力分析

为了了解三向张弦梁结构的屈服机制、塑性发展情况和失效机制,利用有限元方法对某工程中三向张弦梁结构进行了弹塑性极限承载能力分析,并讨论了拱脚连接方式、上弦拱截面惯性矩、拉索截面积及其初始张拉力对三向张弦梁结构承载能力的影响.分析结果表明,此种三向张弦梁结构具有良好的内力重分布能力,其极限承载能力由强度破坏控制.拱脚连接方式对结构的承载能力影响较小,但从结构的失效机制来看,三向张弦梁靠近主入口一侧拱脚宜采用铰接方式.适当增大上弦拱的截面惯性矩可以提高结构的极限承载能力,结构应选择合适的拉索面积及其初始张拉力,否则拉索将首先失效.     

下弦与撑杆新构型张弦梁结构的抗连续倒塌性能

由于传统张弦梁结构冗余度较低,下弦预拉索遭受意外作用断裂时易导致结构发生连续倒塌。通过改进传统张弦梁撑杆、下弦等杆件构型与连接形式,提出一种新型张弦梁结构。基于ANSYS/LS-DYNA程序平台,采用考虑初始状态的等效荷载瞬时卸载法,对具有不同撑杆交叉角度和交叉撑杆组数量的多个新型张弦梁结构模型进行抗连续倒塌分析。结果表明：合理设计后,任一段下弦失效时,交叉撑杆将代替失效处下弦为结构提供备用传力路径,新型张弦梁结构不会发生连续倒塌,但会导致下部撑杆内力骤增,下部撑杆设计需预留较大承载余量;撑杆交叉节点越靠近下弦,剩余结构空腹桁架作用越明显,承载能力越好;交叉撑杆组数越多,结构冗余度越高,新型张弦梁结构抗连续倒塌性能越优。     

基于遗传算法进行张弦梁结构索力识别

为识别张弦梁结构索力大小,提出了一种基于静力检测技术的索力识别方法.基于静力检测技术,定义了张弦梁结构索力识别的一般数学模型.通过分析张弦梁结构的整体受力特征,基于有限元方法提出了适用于张弦梁结构索力识别的识别模型.运用改进的遗传算法寻求问题的全局最优解,只需若干点位移实测值便可实现多个索段索力的同时识别.并编制了通用有限元计算程序,数值模拟算例验证了方法的可行性.     

初始预应力值对张弦梁结构受力性能的影响

张弦梁结构的工作性能受到拉索初始预应力的影响。从内力和变形的角度对张弦梁结构进行了理论分析,并通过建立有限元模型运用SAP2000对张弦梁结构进行了有限元分析,验证了有限元分析结果与理论分析结果的一致性,进而由有限元计算结果分析初始预应力对结构受力性能的影响。分析结果表明,初始预应力的合理取值可以改善结构的内力分布,而对结构的竖向挠度和支座位移的影响很小。     

形态优化张弦桁架撑杆与稳定设计

撑杆是张弦桁架中不可缺少的组成部分,在整体结构刚度形成中起着非常重要的作用,撑杆的失稳将导致结构整体刚度急剧降低及拉索松弛.在张弦桁架形态优化设计基础上,详细分析了撑杆数目变化对张弦桁架形态结果的影响,作为张弦桁架形态优化设计的一部分,提出了几种布置撑杆的方法,并建立了相应计算模型进行分析;同时对撑杆与结构的稳定性进行了研究,结果可为张弦桁架设计时提供参考.     

单向张弦梁结构下部撑杆计算长度的近似分析

近年来张弦梁结构在大跨度结构工程中得到了日益广泛的应用，针对其撑杆稳定性计算中的计算长度问题，考虑到张弦梁结构下部受拉弦索对撑杆的非线性支承作用，提出了在实际工程中确定撑杆计算长度的一种近似方法。通过对其平面外刚度及受力进行分析，并结合具体算例，得出对于两端铰接的撑杆，其计算长度系数可偏于安全地近似取为1.0。     

张弦梁膜结构几何非线性分析

针对以往对张弦梁膜结构分析时膜与张弦梁结构分开考虑导致的缺点,提出采用几何非线性有限元方法对其整体作统一分析;该方法有利于考虑弦和纵向连接结构件的应力对结构的动态影响. 通过计算分析比较,证实在不均匀荷载作用下,采用整体分析是必要的.     

Pressure relief and structure stability mechanism of hard roof for gob-side entry retaining

In order to explore the pressure relief and structure stability mechanism of lateral cantilever structure in the stope under the direct coverage of thick hard roof and its impact on the gob-side entry retaining, a lateral cantilever fractured structural mechanical model was established on the basis of clarification for the stress environment of gob-side entry retaining, and the equation of roof given deformation and the balance judgment for fracture block were obtained. The optimal cantilever length was proposed based on the comparison of roof structural characteristics and the stress, deformation law of surrounding rocks under six different cantilever lengths by numerical simulation method. Double stress peaks exist on the sides of gob-side entry retaining and the entry located in the low stress area. The pressure of gob-side entry retaining can be relieved by reducing the cantilever length. However, due to the impact of arch structure of rock beam, unduly short cantilever would result in insufficient pressure relief and unduly long cantilever would bring larger roof stress which results in intense deformation. Therefore, there is optimal cantilever length, which was 7-8 m in this project that enables to achieve the minimum deformation and the most stabilized rock structure of entry retaining. An engineering case of gob-side entry retaining with the direct coverage of 10 m thick hard limestone roof was put forward, and the measured data verified the reasonability of conclusion.     

基于遗传算法的脊杆索穹顶优化设计

为了降低实际工程中索穹顶结构的造价,提出了一种基于遗传算法的优化设计方法,将预应力倍数和构件截面作为离散设计变量,在目标函数中考虑了结构的施工张拉程度.以Geiger和Levy两种索穹顶作为算例,得到了在多种荷载工况下满足结构应力和位移约束的索穹顶最小造价,并研究了预应力对优化结果的影响.将索穹顶的脊索替换为可受压的钢杆后,对改进方案——脊杆索穹顶进行了优化设计,并与原结构对比了结构造价和力学性能.结果表明:该方法能够高效准确地得到造价最小的索穹顶结构,各构件内力比较接近其极限设计状态;有必要在索穹顶的设计过程中考虑预应力分项系数和活荷载不均匀分布等因素,以满足结构稳定性和单根构件承载力的要求;采用钢杆替换脊索,使索穹顶结构的总造价稍有降低,并显著降低了结构挠度和支座反力.     

三角形钢屋架力学计算模型的研究

对三角形钢屋架的杆件类型及立柱抗侧刚度因素对屋架的内力影响进行了研究．由于三角形屋架的弦杆制作通常采用整根杆件制作,与腹杆用节点板连接,并支撑于钢立柱上,因此弦杆杆件类型及立柱侧移刚度对屋架内力有一定影响．本文利用MIDAS对某仓库工程三角形屋架进行了4种力学模拟计算,通过对比：设计时,三角形钢屋架的弦杆按梁单元是必要的,同时不考虑立柱抗侧刚度对屋架内力影响．对此类屋架设计本文提出了明确的计算方法,具有较高的实用价值．     

封闭式屋盖结构风致响应理论与试验

为了研究封闭式屋盖结构的风致响应特性,用理论方法与风洞试验进行定性与定量分析.在传统模态分析法的基础上考虑结构内压与屋盖的耦合作用,推出了模态空间不独立的频响函数矩阵来描述屋盖的风致响应特性,通过算例分析了内压对封闭式屋盖风致响应的影响机理,并对钢网架平屋盖位移响应和加速度响应在内压影响下的变化进行了参数分析.采用预应力张拉结构体系设计制作了可调刚度屋盖结构的气动弹性模型,在风洞试验中进行屋盖加速度响应的测定,试验结果与理论分析结果较为吻合.研究结果表明,考虑内压后封闭式屋盖结构的风致响应会有所减小,而墙面孔隙率与气承刚度系数是影响封闭式屋盖风致响应的重要因素.     

对竖向非规则框架设计的思考

结合工程设计实践,分析单榀钢筋混凝土竖向非规则框架的受力机理：传力路线长,受力构件多;刚度变化：水平刚度沿着高度方向有突变,应力集中现象严重;变形特点：各柱的竖向变形差异较大,必须考虑对结构整体内力的计算影响;抗震设防要求：采用强柱弱梁设计,形成延性结构。通过与规则框架的比较,提出竖向非规则框架属于抗震不利的结构形式,实际问题的处理应从结构布置、内力与配筋计算、构造措施等方面加以综合考虑。     

开孔大跨屋盖结构的内部风效应研究

结合广州航空邮件处理中心风洞试验研究了开孔大跨屋盖结构的内部风效应。分析了风致平
均内压和脉动内压的特性及产生机理，给出了估算平均内压和脉动内压的理论方法，并对典型工况的平均
内压进行了验算，试验结果与理论吻合较好。采用有限元时程分析方法对大跨网架进行了动力计算，探讨
了墙面开孔对屋盖风振响应的影响。结果表明，墙面开孔会大幅增加屋盖的静动力风荷载，以风压指标的
增幅来考虑开孔效应更具现实意义。     

用势能驻值定理求解阶梯型钢柱整体稳定性的分析研究

钢结构由于强度大,相同承载力情况下其截面面积较小,所以稳定性成为钢结构设计的控制问题.本文介绍了钢柱失稳类型和计算钢结构稳定性的常用计算方法,并着重介绍了用势能驻值定理求解阶梯型钢柱稳定性承载力的方法.通过工程实例计算,表明势能驻值定理求解阶梯型钢柱稳定性承载力简单方便,且具有足够的精度.     

装配式集装箱结构体系优化及节点性能

为建立装配式集装箱结构的标准体系并掌握其力学性能,以一个典型的集装箱建筑方案为基础,以规范要求为评价指标,对其进行了6种不同结构方案的静力分析和抗震分析,研究了设置横梁立柱、辅助拉杆等构造措施对结构性能的影响,结果表明:该集装箱建筑体系对风荷载较为敏感,构件截面主要由风荷载控制,地震作用不起控制作用,增加局部立柱和横梁对于提高集装箱建筑的抗侧移刚度作用不明显,而设置侧向拉杆则能有效加强结构抗侧移刚度.最后采用多尺度分析方法对结构所采用的装配式集装箱建筑节点进行了模拟分析,结果表明该节点在结构各种工况下均能保持良好的工作状态,可为类似集装箱建筑的节点选用提供技术参考.     

Breaking mechanism and control technology of sandstone straight roof in thin bedrock stope

The key problem to be solved urgently is how to avoid the occurrence of support break-off and water inrush in the stoping of sandstone straight roof under the action of load transfer in unconsolidated aquifer. For this reason, taking the thin bedrock 1602(3) working face of Huainan(the middle part of Anhui Province) Panyi Coal Mine as the engineering background, this study establishes the stope mining model by using the discrete element UDEC software and the mathematics mechanical model of the support load,and analyzes the reason of support crushing and decides to re-mining the working face by using the compulsive roof caving method. It is concluded that when the working face of sandstone straight roof is broken, the ‘‘voussoir beam" structure cannot be formed and acts on the support in the form of cantilever beam, but only when it falls to the high key stratum can the ‘‘voussoir beam" structure be formed and at this point, at this time, the bracket bears the weight of the rock layer in the range from the fractured sandstone layer to the lower critical layer. The working resistance of the support increases with the increase of the thickness and the breaking length of straight sandstone roof. When the breaking length of the roof reaches a certain extreme value, the support crushing accidents will occur. Managing roof with compulsive roof caving method can reduce the intensity of rock pressure in the stope, and the working face can be safely stoped, which provides a certain reference for similar conditions.     

基于传递矩阵法的串联隔震体系稳定性分析

针对串联隔震体系稳定性问题,利用传递矩阵法建立其临界荷载控制方程,并探讨了参数变化对临界荷载的影响.对单个叠层橡胶支座进行力学分析,建立其稳定性分析的场矩阵,进而利用传递矩阵法建立串联隔震体系稳定性分析的场矩阵,推导出临界荷载的控制方程.计算两种不同型号串联隔震体系的临界荷载,重点探讨叠层橡胶支座和地下室悬臂柱参数变化对串联隔震体系稳定性的影响.结果表明,叠层橡胶支座参数对串联隔震体系稳定性影响要比地下室悬臂柱明显,串联隔震体系的临界荷载值可用单个橡胶支座的临界荷载值近似等效.