BSS结构体系形状确定分析

对预应力索-梁结构体系的形状确定问题进行了分析.采用对索段进行降温以实现索-梁结构预应力施加的降温法,通过大型通用有限元程序ANSYS提供的APDL语言进行结构建模,考虑结构的强几何非线性进行求解,可成功的求解预应力索-梁结构体系的零状态放样几何和初状态的预应力分布.由于未破坏结构的整体性,还可以在此基础上进行结构荷载态的分析.     

张拉弦钢拱架结构计算分析方法研究

张拉弦钢拱架结构是一种新型的预应力钢结构体系。本文对张拉弦钢拱架结构从成形到受载的计算分析方法进行研究,推导了该结构双非线性的理论公式,并开发了张拉弦钢拱架结构专用的计算应用程序,通过与国外文献资料的对比,验证了计算方法和计算程序的正确性。     

预应力拱架结构振动模态特性分析

预应力拱架结构是一种将柔性索与刚性拱架组合在一起的新型结构形式,它受力合理,具有广泛的应用前景。研究了这一类典型结构的自振频率、振型图以及自振频率随结构参数、几何参数的变化情况。     

张拉弦钢拱架结构全过程试验研究

张拉弦钢拱架结构是一种新型的预应力钢结构体系。本文主要进行了张拉弦钢拱架结构从成形到受载的全过程试验研究。通过试验研究了结构的受力特性,特殊节点的设计及目标形状的控制方法,为张拉弦钢拱架结构的实际应用提供了试验依据。同时,本文通过试验结果与计算结果的多方对比,对理论分析及计算程序进行了验证。     

大跨度索支承实腹式门式拱架钢结构跨中荷载下的稳定性影响因素分析

索支承实腹式门式拱架只须通过伸长撑竿施加预应力,与其他需要张拉钢索的预应力钢结构相比,它是一种节点构造简单、施工简便,预应力效果明显的结构,具有广阔的应用前景。而此类型结构的破坏,经试验研究及分析,均为失稳破坏,结合某72m跨度的粮食仓库实例,分析、探讨了索支承门式拱架结构的稳定性影响因素,为此类型结构的设计应用提供参考。     

设拉杆拱形波纹钢屋盖结构支承体系设计

拱脚设拉杆是减小拱形波纹钢屋盖结构对下部支承体系推力作用的有效途径,但对带拉杆的支承结构目前尚无明确的设计方法。在分析此类结构受力机理的基础上,指出其设计亦应同一般预应力钢结构一样分成预应力态设计和荷载态设计两个阶段,进而推导了计算索张力和长度的实用公式,给出了两种状态下结构内力和变形的简化计算方法,使得原本需进行几何非线性分析的复杂计算过程得以手算实现。最后采用有限元分析软件进行校核计算,验证了本文提出的设计方法可行且具有很高的精度。     

单榀张弦梁结构找形的简便算法

张弦梁结构(简称BSS)具有体系简单、充分发挥刚柔两种材料的优势等特点,在大跨度结构中得到了越来越广泛的应用。下弦索预应力值的确定和张弦梁零状态几何形态的解析解是求解常温荷载态下,以及高温荷载态下结构力学特征量解析解的基础。目前主要采用的做法是先行给定下弦索预应力值,然后通过数值模拟得到张弦梁零状态几何形态,但是,这种方法对结构设计人员可操作性不强。针对工程中常用的抛物线形张弦梁,通过对其预应力态下梁单元及索单元的微分平衡方程进行求解,以预应力态下张弦梁的几何形态为目标态,建立下弦索的预应力值与结构零状态几何函数间的关系,得出单榀张弦梁结构找形的简便计算方法。并将该方法的计算结果与基于有限元ANSYS软件模拟结果进行对比,误差不超过3%。结构工程师可以用这种简便计算方法设计零状态下张弦梁几何形态,从而得到满足建筑要求的抛物线形张弦梁几何形态。该方法的求解思路,也可为其它形状函数的张弦梁找形与分析提供参考。     

预应力张弦梁结构的形态分析--改进的逆迭代法

本对预应力张弦梁结构的形态分析做了进一步的探讨，从工程应用的角度重新定义了该类结构的受力状态，提出了以初应变为媒介的改进的逆迭代法，可以成功地求解预应力张弦梁结构的初始态预应力分布和相应的零状态放样几何，并可保持结构的完整性，进行后续的荷载态分析。     

索结构形状确定的逆迭代法

阐述了逆迭代法的基本过程与原理,并将其运用于预应力索结构的一类形状确定问题。逆迭代法不仅能确定索结构预应力初始态的预应力分布,而且能确定索结构零状态的几何。通过算例可看出此方法的精确性与广泛适用性。     

张弦梁初始形态分析的索刚度更新方法

由于张弦梁结构的几何非线性特点,施加预应力后的工作状态与构件放样尺寸有较大的差别,应用有限元法,在从工作状态迭代到零应力状态的过程中不断更新索单元的刚度矩阵,以便于引入预应力,并将形态分析与荷载分析统一.典型算例的分析表明,该方法计算简便,精度较高.     

几何位移迭代法在体内张拉成形网格结构形态分析中的简易算法(Ⅱ)

针对体内张拉成形网格结构实际发展需要,明确了结构的3种受力状态--零状态、初始态和荷载态,在几何位移迭代法形态分析方法的基础上,从工程应用的角度提出了一种实用的形态简易算法,并就一个80 m跨的体内张拉成形网格结构实例,用APDL参数化设计语言编程,对该简易算法的特点做了细致的分析.结果表明,几何位移迭代法简易算法找形速度快、迭代计算简单,一般情况下完全可以满足实际施工要求,而且可以保持结构的完整性,便于荷载态的分析.     

几何位移迭代法在体内张拉成形网格结构形态分析中的简易算法(Ⅰ)

针对体内张拉成形网格结构实际发展需要,明确了结构的三种受力状态——零状态、初始态和荷载态,在几何位移迭代法形态分析方法的基础上,从工程应用的角度提出了一种实用的形态简易算法,并就一个80m跨的体内张拉成形网格结构实例,用APDL参数化设计语言编程,对该简易算法的特点做了细致的分析,结果表明,几何位移迭代法简易算法找形速度快、迭代计算简单,一般情况下,完全可以满足实际施工要求,而且可以保持结构的完整性,便于荷载态的分析.     

A form-finding method of beam string structures — Offload by steps method

The problem of form-finding of beam string structures was studied, and the method named offload by steps was put forward in accordance with the properties of the mechanical status of the structures. This method was used to find the form of the unstrained state on the basis of the pre-stressed state without the need to assume the unstrained form first. Numerical simulations and experimental research on the form-finding of beam string structures were carried out to verify the offload by steps method and, more importantly, to study the application of the method in engineering practice. The scale of the experimental model was 1/20, and the stretching pattern was the same as that in practical engineering. Comparisons of internal forces and deformations corresponding to unstrained and pre-stressed states of the model were made between experimental and calculation results. The following conclusions were drawn. First, the offload by steps method can be applied to the engineering practice without assuming the form of the unstrained state, and the form of the unstrained state corresponding to that of the pre-stressed state can be obtained directly. Second, the internal forces of the beam string structures in their pre-stressed states can be obtained easily by using the statically-determinate calculation model in the offload by steps method, which can guide design effectively. Third, the method for estimating the cable tension by balancing the deadweight of the beam string truss can be applied to engineering practice.     

后成形网壳结构的找形方法

后成形网壳结构节点构造简单,且能实现复杂的曲面造型,但因找形困难一直制约其在实际工程中的广泛应用。为解决后成形网壳结构找形困难这一棘手问题,基于已有的后成形网壳结构的找形方法,本文提出了一种新的找形方法,且通过具体的类扁球后成形网壳的找形,验证了本文找形方法的合理性,同时给出了不同时刻的找形形态,为同类工程的找形提供参考。     

单索非线性分析的修正荷载迭代算法

分析了索变形对荷载的影响,提出了一种修正荷载的迭代算法,运用此算法进行了单索非线性有限元分析,研究表明:考虑荷载修正的迭代算法能够充分反映索变形对沿索长分布荷载的影响,初始状态的假定不影响单索找形结果,从而提高找形的效率。     

基于动力松弛的树状结构单元集群找形分析

树状结构作为一种外形美观的支承结构,可与自由曲面网壳共同应用于大型公共建筑。采用动力松弛法确定树状支承结构与自由曲面网壳的合理形状时,在所得到的树状结构中常会出现低效构件。为此,提出了基于动力松弛的树状结构单元集群找形方法,该方法通过单元集群的方式,使模型中处于同一集群内的单元受力状态相同,这可以有效地避免树状结构与自由曲面网壳联合找形所得结构中出现低效构件。算例分析表明：通过设置单元集群,可以使找形最终所得到的结构中处于同一集群内的构件轴力分布均匀,从而保证各分支杆件在传力过程中均能起到积极作用;不同的单元集群方案对应着不同的找形结果,因此,单元集群也可作为调整结构形状的重要手段,在保证结构受力性能良好的基础上为结构设计提供多种方案。     

半刚性结构找形分析的实用方法

在讨论拉索预应力模拟方法的基础上,利用刚度法理论来确定半刚性结构零状态的几何尺寸。在初始态几何给定时,初始态的预应力分布决定了零状态的放样几何。首先给出了用于求解拉索初始缺陷长度的影响矩阵法;但该方法初始缺陷长度对控制点位移的影响因子是线性叠加的,即结构反应呈线性,这与半刚性结构的几何非线性相悖。为了减小结构非线性反应带来的误差,对影响矩阵法的影响因子进行了修正,提出了影响矩阵修正法。最后利用ANSYS参数化设计语言APDL编制程序对一个半刚性结构实例进行了找形分析,数值算例表明了影响矩阵修正法减少了影响矩阵法中结构线性反应假定带来的误差,能够应用于刚度较小的半刚性结构的找形分析。     

张拉整体结构找形的力密度法

力密度法是张拉整体结构的一种重要的找形方法,文中首先对张拉整体结构找形的力密度法进行介绍,依据分析时关注的主要变量对力密度法的找形方式进行了分类,根据上述分类提出了应用力密度法的数值找形过程,找形过程只需要提供很少的信息,构件类型和节点的拓扑关系.力密度矩阵的特征值分解和平衡矩阵的奇异值分解在找形过程用于计算满足矩阵秩...     

Element-clustered form-finding analysis of tree-like structures based on dynamic relaxation

树状结构作为一种外形美观的支承结构，可与自由曲面网壳共同应用于大型公共建筑。采用动力松弛法确定树状支承结构与自由曲面网壳的合理形状时，在所得到的树状结构中常会出现低效构件。为此，提出了基于动力松弛的树状结构单元集群找形方法，该方法通过单元集群的方式，使模型中处于同一集群内的单元受力状态相同，这可以有效地避免树状结构与自由曲面网壳联合找形所得结构中出现低效构件。算例分析表明：通过设置单元集群，可以使找形最终所得到的结构中处于同一集群内的构件轴力分布均匀，从而保证各分支杆件在传力过程中均能起到积极作用；不同的单元集群方案对应着不同的找形结果，因此，单元集群也可作为调整结构形状的重要手段，在保证结构受力性能良好的基础上为结构设计提供多种方案。