新疆国际会展中心屋面张弦桁架铸钢节点承载性能试验

为研究新疆国际会展中心屋面张弦桁架支座铸钢节点的承载性能,对该铸钢节点的1/2缩尺试件进行了加载试验.试验结果表明,在最不利设计工况组合下,节点满足设计的承载能力要求.对节点试件进行弹塑性有限元分析,结果表明有限元分析结果与试验结果吻合良好,验证了有限元数值模型的可靠性.对铸钢节点的承载性能指标和安全储备进行了综合评估,为张弦桁架铸钢节点工程设计提供试验数据和参考.     

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.     

大跨度空腹桁架结构的静力性能分析

大跨度建筑通过采用空腹桁架结构,可以降低框架梁弯矩幅值、减小构件截面尺寸、增加结构净空高度,为实现较小截面尺寸构件建造大跨度建筑的可能提供理论依据。文章结合工程实例,采用sap2000对空腹桁架的不同方案进行静力分析,并与普通框架结构进行对比,通过分析空腹桁架不同方案的静力性能,确定合理的腹杆布置方法,分析腹杆与框架梁的内力和变形随两者线刚度比的变化情况,研究腹杆与框架梁的线刚度比对空腹桁架静力性能的影响。结果表明:当空腹桁架两端各设置一根腹杆时,腹杆的刚心应位于距支座0.2L处;当空腹桁架两端各设置两根腹杆时,每端腹杆的对称中心应分别位于框架梁的0.2L和0.8L处,且对称中心距两侧腹杆的刚心为0.08L;为提高空腹桁架结构的静力性能,腹杆与框架梁的刚度比应控制在1.6～3.8;腹杆主要承受弯矩和剪力,承受的轴力较小。     

超级有限元法高耸桁架结构的超级元列式

介绍了一种大型结构分析的新的数值方法－－超级有限元法。利用该方法可大大降低 计算工作量。本文推导了高耸桁架结构的超级元列式，可用于塔架等大型桁架结构的力学分析。算例说明这是一种实用的大型复杂结构分析的数值方法。     

桁架结构的静力损伤识别

随着各种动力与静力测试技术及相应的数字信号处理技术的快速发展,结构无损伤评估方法研究的进一步深入,各种基于结构动力、静力参数损伤识别方法不断涌现[1].本文在对现有文献研究的基础上,利用静力测量数据,对结构的损伤程度进行识别.利用有限元方法和静力凝聚方法,对桁架结构节点的位移和杆件应力进行测量来计算其损伤指数,并得到有益结论.     

基于结构优化的大跨张弦平面桁架经济性分析

以最小用钢量为目标函数,考虑应力、位移和稳定性等约束,采用二次优化法对大跨平面张弦桁架的截面面积和索力进行了优化设计,并建立了以最小造价为目标函数的优化模型,参考市面上各种钢管和钢绞线的报价,提出了考虑结构位移和稳定性约束条件下钢管直径、厚度的最优造价优化法.分别对大跨预应力张弦平面桁架和非预应力张弦平面桁架进行优化,通过算例分析得出大跨预应力张弦平面桁架相对于非预应力张弦平面桁架经济上的优越性.     

巨型桁架筒体结构性能有限元分析

简介了巨型桁架结构体系的内涵、分类,并以大型支撑钢框筒为例,进行了试设计,建立了巨型桁架结构体系的分析模型,运用有限元方法进行算例分析,研究了巨型桁架筒体结构的静力特性。利用文中提出的角柱应力集中系数和材料效率指数,对框筒类结构的剪力滞后效应和轴力杆系的效率作出评价,对比分析表明采用大型支撑框筒明显改善框筒结构的剪力滞后效应,提高了结构的工作效率,巨型桁架体系是一种很有前任的超高层建筑结构体系。     

火灾下大跨度钢桁架拱桥结构性能分析

为研究汽车火灾对大跨度钢桁架拱桥结构受力性能的影响,以主跨为240 m的某下承式钢桁架拱桥为研究对象进行受火分析计算. 首先利用火灾模拟软件FDS对两种典型火灾场景进行数值模拟获得火灾温度场分布,然后通过有限元瞬态热分析确定火灾区域构件的温度分布,再通过ABAQUS热-结构耦合分析桥梁在不同火灾场景下结构性能的变化. 结果表明:钢桁架拱肋在油罐车火灾作用下受火构件的最高温度达540 ℃;主要传力构件在温度为430 ℃时屈服,达到承载能力极限状态,热膨胀效应与内力重分布导致附近构件的应力增幅达60~180 MPa;桥面竖向位移变化最大为115 mm,最大横向高差为108 mm. 油罐车火灾主要对火源附近3根吊索的温度场产生影响,受火吊索索力减小使得桥面下挠33 mm,主梁应力增大35 MPa.     

大跨张弦桁架结构参数优化设计

研究了厚高比、垂高比及高跨比对张弦桁架结构优化设计的影响。在优化设计中,以结构质量为目标函数,杆件截面积为优化设计变量;引入杆件长细比、强度和稳定以及结构刚度等约束条件,采用直接搜索法搜索最优解。研究结果表明：垂高比的最优值约为0．10,厚高比的最优值约为0．145,高跨比的最优值约为0．18;在高跨比小于等于0．17时,结构设计主要是由结构刚度条件控制。本文方法和研究成果可为大跨张弦桁架结构的设计和施工提供一定借鉴和参考。     

大跨度叠层空腹桁架结构整体弯曲对现浇混凝土楼板的影响分析

利用大型软件ANSYS实体单元系统，分析了大跨度叠层空腹桁架转换结构在竖向荷载作用下楼板整体弯曲问题。由于楼板的整体弯曲在楼板中产生不可忽视的附加应力，与叠层空腹桁架类似的大跨度结构的现浇混凝土楼板设计应考虑整体弯曲的影响，并提出了相应的设计建议，可为相关结构分析和设计提供参考。     

张弦桁架的桁架优化设计

在张弦桁架形态优化分析的基础上，提出了张弦桁架合理拱轴线的设计方法，并建立了相应的张弦桁架优化设计模型，同时对该模型进行了荷载及截面等因素变化条件下的形态分析．结果表明采用该方法设计的张弦桁架，杆件内力分布均匀，能大量减少杆件截面种类及充分利用材料，使杵架部分的用钢量减少，达到减轻结构自重的目的，可为工程设计提供参考．     

劲性索、桁架拱结构固有振动的相似性

采用有限元法对劲性索结构及由其倒置而成的桁架拱结构进行了固有振动分析,并与采用能量变分法对这2类结构固有振动分析得到的结果进行了比较,得到劲性索及桁架结构的固有振动具有相似性.在1个正弦半波的对称振型频率公式的基础上,推导了劲性索2个半波,3个半波和4个半波的频率计算公式.结果表明,给出的计算劲性索结构和桁架拱频率的公式具有很高的精度,误差均在5%以内,为劲性索和桁架拱结构的抗震与抗风验算提供了一种新的方法.     

随机参数桁架结构的有限元与可靠性分析

对随机参数桁架结构在随机荷载作用下的有限元分析方法进行了研究.分别或同时考虑了结构的物理参数、构件的几何尺寸和作用荷载幅值等的随机性;应用代数综合法,对结构位移和应力响应随机变量的数字特征计算表达式进行了推导,进而得到结构各响应量的可靠度指标.通过算例表明文中提出的基于概率的随机桁架结构分析与可靠性分析方法的合理性与可行性.     

梁式全碳纤维复合材料桁架模态及阻尼特性

为表征梁式全碳纤维复合材料桁架模态及阻尼特性,建立实体单元有限元模型进行桁架模态仿真,提出基于仿真结果采用模态应变能阻尼模型计算结构阻尼损耗因子的方法;此外,为提高模态分析效率,引入梁等效理论建立等效分析方法.仿真及等效分析结果与实测值的对比表明:梁等效理论、仿真及实验所得振型基本一致;仿真频率及结构阻尼损耗因子计算值误差均小于10%,所述模态仿真和阻尼计算方法有效,最后基于仿真结果验证了梁等效理论针对大尺度桁架模态的分析精度.     

基于振动实验台的结构模态分析与研究

模态分析是工程振动领域的基本分析方法。以振动教学实验台为研究对象,对其进行实验模态分析和有限元模态分析,然后对振教台进行简谐激励验证实验,即给予实验台不同频率的简谐信号以激发其各阶模态振动。通过对上述三种方法实验结果的综合分析,确定振动教学实验台的模态参数。通过实验模态分析的结果验证有限元模型的正确性,简谐激励实验验证实验模态分析结果的正确性,指出这种综合分析方法可以更为可靠的识别机械结构的模态参数。     

压电桁架结构在电载荷和机械载荷联合作用下的可靠性分析

在压电桁架结构的动力分析有限元方法基础上,通过振型叠加法和杜哈梅积分的表达式,对该结构进行了动力载荷作用下的可靠性分析．以杆元的强度、面积和电载荷、机械载荷为随机变量,给出结构单元由强度破坏和损伤电场形成的安全余量表达式,引入随机有限元法,在振型叠加法计算结构系统动力响应的过程中,通过求偏导运算,对压电桁架进行结构可靠性分析,最后由算例分析了机电耦合效应对可靠性指标的影响．分析表明,考虑压电材料逆压电效应,利用外加电压可以提高结构系统在动力载荷作用下的可靠性指标．该方法对含压电材料桁架在工程实际的动力可靠性分析提供较好的依据．     

双环可展桁架结构动力学分析与试验研究

基于广义逆矩阵方法分析双环可展桁架的运动过程,通过数值仿真,得出双环可展桁架在展开过程中的各个状态.经过对比分析可知,对于大口径天线,双环可展桁架的刚度可以比同口径单环可展桁架明显增加.利用上述仿真程序输出的几何模型,进一步对50m双环可展桁架原型建立有限元模型,并进行展开过程中各状态的振动模态分析.对2m天线试验样机采取悬挂法消除重力影响并进行振动模态试验,且将其与有限元计算结果对比,结果表明两者的频率较为接近,验证了有限元动力学分析的正确性.     

节点弯矩在钢结构长悬臂桁架中的影响分析

对一个长悬臂钢桁架进行现场应变监测，结果表明，节点弯矩在本桁架中的影响不可忽略，特别是对腹杆的影响相对更大，在设计中必须给予考虑。进一步用ANSYS对该结构进行了两种建模形式的有限元分析，并与实测值相比较，发现在设计类似的桁架时，弦杆和腹杆应分别按不同的分析方式进行设计比较合理。