节点刚度对凯威特型单层球面网壳内力的影响

节点刚度是影响单层球面网壳内力的重要因素之一。采用空间梁单元有限元法,对凯威特型单层球面网壳进行杆件内力计算分析,引入α系数模拟球节点的刚性反应,得出了单层球面网壳由刚性连接到趋于柔性连接整个过程的内力变化规律;同时,针对不同的矢高、荷载,研究其对单层球面网壳杆件内力的影响,可为单层球面网壳的优化设计提供一定的参考。     

半刚性螺栓球节点空间网壳结构受力性能研究

空间结构中常用的节点多数都是介于刚接和铰接之间的一种半刚性节点。国内对用于空间结构中的半刚性节点以及半刚性节点网壳的研究目前还比较少。基于半刚性节点的试验研究,得到了螺栓球半刚性节点在弯矩荷载和压弯荷载共同作用下的弯矩-转角曲线。利用大型通用有限元分析软件ANSYS建立了用于空间半刚性网壳结构的有限元分析模型。最后,将由试验得到的节点的弯曲刚度带入半刚性凯威特单层网壳的数值模型中,考虑几何参数和节点刚度对半刚性网壳稳定性的影响,展开了大规模的弹塑性全过程分析,通过系统的参数分析,较为全面地掌握了半刚性单层网壳的稳定性能,并进一步总结得出了螺栓球半刚性节点单层球面网壳的稳定承载力公式。     

半刚性节点弦支穹顶水平地震响应分析

弦支穹顶结构是基于整体张拉思想和单层球面网壳技术的一种新型杂交空间结构体系。文中采用有限元软件ANSYS对螺栓球半刚性节点弦支穹顶结构进行了动力分析,比较了半刚性节点结构和刚性节点结构动力特性的差别,并且采用时程分析法对半刚性节点弦支穹顶结构在常遇水平地震作用下的地震响应进行了分析。分析结果表明:弦支穹顶结构频率密集,半刚性节点弦支穹顶结构频率小于刚性节点结构,节点弯曲刚度对高阶振型的影响显著;半刚性节点弦支穹顶结构杆件动内力及地震系数普遍大于刚性结构;杆件地震系数在7度常遇地震输入下基本小于10%。     

节点刚度对单层球面钢网壳极限承载力的影响

以凯威特型单层球面钢网壳为例,考虑几何非线性和材料非线性,分析了节点刚度不同时网壳结构的极限承载力。定义节点刚度与杆件线刚度的比值为节点相对刚度,定义考虑节点刚度、节点为理想刚接这两种不同情况时的结构极限承载力之比为网壳结构极限承载力折减系数。当杆件最大长细比、跨度、矢跨比等参数分别取不同值时,变化节点相对刚度,考察网壳结构极限承载力折减系数的变化规律。根据参数分析的结果,提出了节点相对刚度不同时网壳结构极限承载力折减系数的简化计算公式。     

单层球面网壳结构抗震性能分析

应用ＳＡＰ９１程序,对凯威特型单层球面网壳结构进行了多种参数分析,讨论了跨度、矢跨比、屋面形式对网壳结构动力反应特性的影响,同时应用时程分析的方法,得出凯威特型球面网壳的地震反应分布规律,给出了Ｋ８型单层球面网壳结构地震作用系数建议取值。     

单层柱面网壳结构常遇三维地震作用下的地震响应分析

地震内力系数法是一种适用于空间网格结构的简洁有效的抗震设计方法,但应用于单层网壳结构时需要改进。根据单层网壳结构的受力特点,考虑弯矩影响,修正了传统地震内力系数的定义,并选取大量单层柱面网壳算例进行了常遇三维地震作用下的时程分析,观察其杆件地震内力系数取值随矢宽比、长宽比、杆件截面等参数的变化规律,发现在文中研究范围内,单层柱面网壳结构地震内力系数取值随长宽比增大有逐渐增大的趋势,随矢宽比的增大有逐渐减小的趋势。在大量统计分析的基础上,归纳出可供实际工程设计参考的地震内力系数建议取值。     

凯威特网壳最优网格研究

凯威特网壳的设计参数主要包括跨度、矢高、环向重复区域份数、径向节点圈数和杆件截面尺寸,每类参数的变化都会引起结构内力的重新分配进而改变结构的受力规律;这5类设计参数相互耦合,但应存在一个"最佳组合"使网壳结构的网格尺寸合理、用钢量最省且受力最为合理。对跨度30～90m、矢跨比1/3～1/7,环向重复区域份数6～12,径向节点圈数6～16的数百个单层凯威特型球面网壳模型进行了截面优化设计,以结构用钢量最省为优化目标,优化过程充分考虑了结构强度、刚度和整体稳定性,得出了凯威特型网壳5类主要设计参数的"最佳组合"规律,为工程设计人员提供了有益的参考。     

杆件随机初弯曲对半刚性连接单层网壳稳定承载能力影响研究北大核心CSCD

单层网壳结构是一种缺陷敏感型结构,其稳定承载能力受节点刚度和杆件初弯曲的影响较大.为更有效地研究节点半刚性和杆件随机初弯曲对网壳稳定承载能力的影响,引入双单元法实现了对网壳节点半刚度特性的模拟,运用了一种同时考虑节点刚度和杆件初弯曲的数值方法,分析了节点刚度、杆件初弯曲大小和方向的随机性对网壳屈曲承载能力的影响.深入研究了屈曲荷载系数的概率分布,得到其概率分布规律,拟合了关于网壳屈曲荷载系数的对数均值和对数标准差随节点刚度系数变化的折减系数公式.据此可高效简便地推导出网壳屈曲荷载系数的置信区间,从而得到网壳的极限屈曲荷载,为单层网壳结构的稳定承载能力分析提供了一种准确实用的分析方法.     

单层球面网壳节点刚性反应的内力分析研究

节点刚度是影响单层球面网壳内力的重要因素之一.本文提出了＂变刚度＂的内力分析方法.基于梁单元有限元法,各杆件单元的刚度通过引入一个介于0～1之间的无量纲因子来考虑,当该系数取不同数值时,模型将分别退化为理想铰接和完全刚性连接的结构,并可方便分析具有任意刚度连接的网壳结构的内力.通过分析节点刚度、结构矢高、荷载对杆件内力的影响,得出了一些有意义的结论.     

K8型半刚性节点网壳的弹塑性稳定分析

通过在ANSYS中数值模拟得到的节点弯矩—转角曲线对K8型半刚性螺栓球结点网壳进行了稳定性分析,通过定量的参数分析,较为全面地掌握了半刚性节点单层球面网壳的稳定性能。     

网壳结构中节点的一种新分类

提出对网壳结构中节点的一种新的分类体系。为了确定分类体系,考虑了节点的刚度和抗弯能力,以及网壳结构的整体结构性能。根据新的分类体系,网壳中的节点可以分为:刚性、半刚性或者铰接。刚性节点有较高的抗弯刚度和承载力,而铰接节点的相对较低,半刚性节点的刚度和承载力大小处于二者之间。基于节点的刚度和极限弯矩,给出了系数α和β的值。这些系数用于确定清晰的分类界限。一些数值结果证实了分类体系的有效性。最后,提出了一个有效的设计程序,用于帮助设计人员为网壳结构选择合适的节点形式。     

A new classification system for the joints used in lattice shells

A new classification system for the joints in lattice shells is proposed. The stiffness and moment capacity of the joints together with the overall structural behavior of the lattice shells are considered in order to establish the classification system. According to this new system, joints in lattice shells can be classified into unique categories: rigid, semi-rigid or pinned. The rigid joints have both high bending stiffness and moment capacity; the semi-rigid joints have both moderate bending stiffness and moment capacity, and the pinned joints have either low bending stiffness or low moment capacity. Determination coefficients α and β are defined, based on the stiffness and moment capacity of the joints, and these are used to establish clear boundaries between the different categories. Some numerical examples are included to demonstrate the validity of the classification system. With the help of the classification system, an efficient process for practical engineering design is proposed, which can help designers choose the appropriate analysis method for lattice shells with different joints.     

A new classification system for the joints used in lattice shells

A new classification system for the joints in lattice shells is proposed. The stiffness and moment capacity of the joints together with the overall structural behavior of the lattice shells are considered in order to establish the classification system. According to this new system, joints in lattice shells can be classified into unique categories: rigid, semi-rigid or pinned. The rigid joints have both high bending stiffness and moment capacity; the semi-rigid joints have both moderate bending stiffness and moment capacity, and the pinned joints have either low bending stiffness or low moment capacity. Determination coefficients α and β are defined, based on the stiffness and moment capacity of the joints, and these are used to establish clear boundaries between the different categories. Some numerical examples are included to demonstrate the validity of the classification system. With the help of the classification system, an efficient process for practical engineering design is proposed, which can help designers choose the appropriate analysis method for lattice shells with different joints.     

屋面系统对单层球面网壳稳定性及地震响应的影响研究

单层球面网壳的静力稳定性及抗震性能已经取得较为系统的研究成果,但在传统的研究方法中,学者们只考虑结构部分,忽略了屋面板、吊顶、隔墙等非结构构件的影响;其中,屋面系统作为一类非结构构件,其平面刚度较大、在动力荷载下的阻尼也较大的特点会在一定程度上影响结构的受力特性。因此,选取考虑屋面系统的单层球面网壳作为研究对象,开展屋面系统对于单层球面网壳弹塑性稳定性及抗震性能的影响研究。采用有限元分析软件ABAQUS分别建立带屋面系统单层球面网壳和传统单层球壳的数值模型;通过弧长法分别对两种模型进行均布荷载作用下的非线性数值模拟,对比分析屋面系统对单层球面网壳弹塑性稳定承载力的影响;对考虑屋面系统的网壳结构进行不同地震荷载作用下的时程动力分析,采用基于响应的分析方法,考察屋面系统对于网壳结构抗震性能的影响,得到屋面系统会显著提高网壳整体刚度、增强结构抗震能力的结论;本研究可为以后网壳结构的理论研究及工程实践提供一定的参考。     

K6型铝合金板式节点网壳稳定承载力设计方法

凯威特K6型是铝合金板式节点网壳最为常见的形式,而板式节点是一种典型的半刚性节点,其节点刚度对网壳整体稳定承载力的影响不可忽略。通过ANSYS有限元软件建立了K6型铝合金板式节点单层球面网壳数值模型,采用非线性弹簧单元COMBINE 39引入节点半刚性的影响,并基于该数值模型对网壳的弹塑性整体稳定承载力进行了参数分析。分析结果显示,网壳整体稳定承载力随矢跨比、环数、节点刚度的增大而提高,随跨厚比、半跨活荷载系数、初始几何缺陷幅值的增大和材料非线性的引入而降低。通过对8000多个数值模型的分析结果进行统计回归,得到了K6型铝合金板式节点网壳弹塑性整体稳定承载力计算式,该计算式能较准确地预估无缺陷网壳的稳定承载力。     

K6型单层球面木网壳稳定承载力非线性分析

针对4组不同节点构造、矢跨比的木结构网壳试验模型,采用ANSYS软件中的Beam189非线性梁单元模拟连接节点的半刚性特征,开展基于多段梁模型的网壳承载力全过程非线性有限元分析。通过对比有限元与试验结果在荷载 位移全过程曲线、破坏模式以及极限承载力等方面的吻合度,判断多段梁方法在木结构网壳稳定性分析上的可行性。研究发现：多段梁方法与试验结果较吻合,多段梁分析方法可有效揭示木网壳的破坏机理;矢跨比是影响单层木网壳破坏形式的主要因素,大矢跨比易出现强度破坏,小矢跨比易出现稳定破坏,节点刚度对小矢跨比模型的影响程度更加明显;弹塑性分析时,木结构网壳的极限承载力建议按弹性多段梁有限元分析承载力的40%取值。研究成果以期为木网壳非线性稳定承载力的进一步研究提供借鉴。     

半刚性节点对单层球面网壳的影响

单层球面网壳作为网壳结构的一种常见形式,对研究网壳结构有着重要意义。随着计算机的普遍应用,模拟并研究节点半刚性已经成为可能。典型算例结果表明,NIDA程序可以准确考虑各种缺陷和设计参数对钢结构稳定承载力的影响。文章主要利用NIDA软件,在模拟节点不同刚度的情况下,研究半刚性节点对于单层球面网壳位移,内力的影响,对刚度进行静力分析。最后对单层网壳的稳定性进行部分深入研究,全面探究半刚性节点对单层球面网壳性能的影响。从而揭示一阶效应在网壳研究中的弊端,而应该采用二阶效应的研究方法,为今后单层球面网壳的进一步研究提供参考。     

杆件初弯曲对半刚接单层柱面网壳稳定承载力的影响研究

为了系统地研究杆件初弯曲对半刚接单层柱面网壳稳定承载力的影响,对5种矢跨比的半刚接网壳进行了双重非线性全过程分析。首先阐述了焊接球节点刚度及随机杆件初弯曲的确定方法,然后深入研究了杆件初弯曲对5种矢跨比的半刚接网壳稳定承载力的影响程度,最后探讨了具有杆件弯曲的半刚接网壳的破坏过程。研究结果表明,杆件初弯曲对半刚接网壳稳定承载力的影响程度与网壳矢跨比和初弯曲分布形式有关。如杆件初弯曲对矢跨比为1/3、1/4半刚接网壳的影响甚微,对矢跨比为1/5半刚接网壳的影响较为明显。矢跨比为1/6半刚接网壳的承载能力对个别杆件的弯曲形式较为敏感,而对某些杆件的初弯曲形式不敏感;随着矢跨比的减小,具有杆件初弯曲的半刚接网壳的极限荷载的离散性先增大后减小;网壳达到极限状态之后,失稳区域的竖向位移、杆件的弯曲应力和节点的转角迅速增大,网壳的受力状态转变为弯曲应力状态,当失稳区域的位移较大时,会引起该区域部分杆件丧失稳定,最终导致网壳发生整体失稳。     

半刚性连接网壳动力弹塑性分析

对半刚性连接网壳进行动力弹塑性分析。结果表明:考虑节点半刚性连接更能反映网壳塑性阶段的真实反应和工作性能,更有利于抗震。并对结构自振频率及加速度、位移、内力时程曲线进行对比分析。结果表明:目前的网壳设计方法偏保守,有待改进。     

网壳结构基于性能的抗震设计方法研究

基于性能的抗震设计是结构抗震设计的发展趋势,该文在考虑材料损伤及损伤累积的基础上,建立网壳结构的数值模型,通过基于IDA的全过程分析方法,考察网壳结构强震下的抗震性能;建立了分别基于多项特征响应和变形能量的结构损伤模型,对比两种损伤模型的精度,实现结构不同损伤状态的量化,并利用此模型量化结构的分级性能水准;通过多组地震动的IDA分析,实现结构分级性能水准易损性分析和综合易损性分析;确定结构性能目标,初步实现结构的优化设计,从而为建立网壳结构完整的基于性能的抗震设计方法奠定了基础。