Levy型劲性支撑穹顶静力性能试验研究

为研究Levy型劲性支撑穹顶结构的静力性能,以跨度6 m的Levy型劲性支撑穹顶结构实际模型为研究对象,通过试验研究了其在初始预应力、满跨荷载和半跨荷载作用下的静力性能,获得了Levy型劲性支撑穹顶结构模型中各杆件内力和节点位移随外荷载增加变化规律。研究结果表明:在满跨荷载作用下,随着荷载的增大,环杆、撑杆和斜杆轴力都逐渐增大,脊索索力逐渐减小;在半跨荷载作用下,随着荷载的增大,结构内部杆件内力变化平稳,结构受荷一侧各杆件内力变化规律与全跨荷载作用下变化规律基本相同,但各杆件内力的变化值较全跨荷载作用大,结构对非对称荷载比较敏感,结构非受荷一侧内力变化比较复杂,脊索索力减小,撑杆和环索内力减小,内、中斜杆内力减小,外斜杆内力基本不变,半跨荷载引起的节点竖向位移比满跨荷载引起的竖向位移大,但整体结构位移均较小,竖向刚度较大,表明用劲性钢拉杆代替索穹顶下层拉索构件是可行的。研究结果验证了劲性支撑穹顶结构合理性与可行性,可为工程应用提供参考。     

Levy型劲性支撑穹顶静力性能试验研究

为研究Levy型劲性支撑穹顶结构的静力性能,以跨度6m的Levy型劲性支撑穹顶结构实际模型为研究对象,通过试验研究了其在初始预应力、满跨荷载和半跨荷载作用下的静力性能,获得了Levy型劲性支撑穹顶结构模型中各杆件内力和节点位移随外荷载增加变化规律。研究结果表明：在满跨荷载作用下,随着荷载的增大,环杆、撑杆和斜杆轴力都逐渐增大,脊索索力逐渐减小;在半跨荷载作用下,随着荷载的增大,结构内部杆件内力变化平稳,结构受荷一侧各杆件内力变化规律与全跨荷载作用下变化规律基本相同,但各杆件内力的变化值较全跨荷载作用大,结构对非对称荷载比较敏感,结构非受荷一侧内力变化比较复杂,脊索索力减小,撑杆和环索内力减小,内、中斜杆内力减小,外斜杆内力基本不变,半跨荷载引起的节点竖向位移比满跨荷载引起的竖向位移大,但整体结构位移均较小,竖向刚度较大,表明用劲性钢拉杆代替索穹顶下层拉索构件是可行的。研究结果验证了劲性支撑穹顶结构合理性与可行性,可为工程应用提供参考。     

高层、超高层建筑结构设计调平法及其应用

在重力荷载作用下,高层、超高层建筑结构竖向构件压缩变形差异会引发重力荷载向下传递过程中的转移,并使结构构件产生附加内力,不利于结构受力。为此提出高层建筑重力荷载作用下水平构件铰接调平设计法。在整体结构计算模型中将所有水平构件铰接(包括去掉斜撑、楼层内斜腹杆),重力荷载一次施加,调整竖向构件截面及结构布置,可避免内力重分布的影响,较快达到结构在重力荷载作用下各楼层竖向构件(包括各墙及柱)竖向压缩变形基本一致,在此基础上计算模型结构水平构件恢复刚接(包括安装斜撑、楼层内斜腹杆),进入整体结构分析,可有效减小及消除重力荷载作用下竖向构件压缩变形差异导致的较大结构附加内力,保证楼面平整、防止建筑倾斜,利于结构安全、经济、合理和建筑物的正常使用。     

单点连续冲击荷载下单层球面网壳结构失效模式研究

为研究单点连续冲击荷载作用下单层球面网壳结构的失效模式,应用通用有限元软件ANSYS LS-DYNA建立了40m跨度,四种不同矢跨比的K8型单层球面网壳结构有限元模型。通过分析单层球面网壳结构在单点连续冲击荷载作用下失效全过程的冲击荷载、能量转化和杆件变形特点,总结归纳出单层球面网壳结构在单点连续冲击荷载作用下的五种失效模式:网壳局部凹陷、网壳局部凹陷时杆件剪切破坏、网壳整体塌陷、网壳整体塌陷时杆件剪切破坏、杆件剪切破坏。对五种失效模式进行了全过程研究分析,明确了单层球面网壳结构在单点连续冲击全过程中肋杆、环杆、斜杆的破坏形式和能量传递与转化特点。     

腾讯滨海大厦竖向构件收缩徐变分析

混凝土结构的收缩徐变贯穿于结构全生命周期,对结构竖向构件产生变形差异,在超高层中引起的次内力效应与荷载效应相当。采用修正后的B3模型对腾讯滨海大厦的竖向构件进行楼层施工前、楼层施工后、连接体提升后、正常使用阶段的收缩徐变分析,获得各构件的变形幅值。对高区连接体桁架层竖向构件的变形差异引起的次内力进行分析。结果表明,构件收缩徐变变形量与荷载作用下弹性变形量相当;徐变变形差异对连接体桁架斜腹杆影响大,产生的效应大于荷载作用,需要准确设定延迟斜腹杆的连接时间。     

后张拉预应力成形鞍形网壳竖向极限承载力试验研究

通过对一个静置于地面的单弦杆网架进行预应力后张拉,得到马鞍形网壳.对鞍形网壳模型进行了竖向加载试验,静载施加于上弦节点,分级加载.测试了各级荷载作用下的杆件应变和上弦节点挠度,得到荷载-挠度曲线,从而得出该结构模型的竖向极限承载力.试验结果表明,轴力是杆件主要内力形式;杆件破坏现象较少,仅支座附近腹杆发生了轻微屈曲;在成形阶段部分上弦节点即进入塑性,节点承载力降低,在加载过程中易发生断裂破坏,进而引起结构刚度下降,削弱了结构竖向承载能力;由荷载-位移曲线看出该结构的主要破坏形式不是整体失稳.最后给出改进结构的指导思想是在不降低节点铰接特点的同时,设法提高其承载能力.     

冲击荷载作用下四种典型施威德肋型单层球面网壳动力响应研究

为了研究4种典型施威德肋型单层球面网壳在冲击荷载作用下动力响应特征的差别,以4种典型施威德肋型球面网壳为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA进行参数化建模。首先介绍了分析模型及相关参数,选用考虑材料应变率影响的杆件模型,然后选择不同的冲击点对4种类型网壳分别进行竖向冲击荷载作用下的动力响应研究,最后从网壳结构的响应模式、位移、加速度、应变能4个方面进行了分析对比。结果表明:网壳结构的冲击响应模式随冲击物动能的改变而规律性变化;在相同的冲击荷载作用下,结构的动力响应均随着冲击点离支座越远而越强烈;4种网壳中无环杆的交叉斜杆-施威德肋型球面网壳结构在冲击荷载作用下的动力响应最大,因此在网壳选型时应谨慎选用。     

强震下单层纵边支承柱面网壳连续倒塌模式及机理

对单层纵边支承单斜杆柱面网壳进行连续倒塌全过程的非线性仿真计算,通过对地震过程中结构构件变形、受力、损伤等参量发展特征的研究分析,提出纵边支承柱面网壳强震条件下的"双斜杆断裂带"连续倒塌模式,并把该模式分为三阶段,阐述了结构连续倒塌全过程的机理.分析了不同地震峰值加速度条件下这三个阶段中结构重心竖向位移的变化特征,在此基础上提出了适用于单层柱面网壳结构的性态水平描述,并建立基于结构重心竖向相对位移的损伤评估指数.     

上海中心大厦结构竖向差异变形效应研究

上海中心大厦在长期荷载作用下结构竖向构件间的差异变形会在水平构件中产生较大的次内力。利用MIDAS软件的施工过程模拟功能,得到竖向构件在不同施工阶段的内力情况。通过混凝土B3模型,根据内力计算得到竖向变形。并将竖向变形施加到ETABS整体模型中的相应构件中,考察由于竖向构件之间的差异变形在相应的水平构件中产生次内力情况。在分析的过程中,比较了不同的水平构件连接方案对结构次内力的影响。分析结果表明：随着时间的推移,构件的竖向变形逐渐扩大,竖向差异变形在水平构件产生较大的次内力,工程设计中应该考虑此因素对结构的影响。图11表5参9     

双曲空腹扁网壳结构静力特性试验研究

对双曲空腹扁网壳结构1/12缩尺模型进行试验研究,分析研究该结构在静力作用下的内力分布特性,并运用有限元软件ANSYS及空间网架设计软件MSTCAD对模型结构进行了分析.研究表明:双曲空腹网壳结构具有较好的刚度;竖向荷载作用下,弦杆以受轴力为主,腹杆主要受剪力作用,结构传力路径明确;理论计算采用的"梁-柱单元"基本能够模拟双曲空腹网壳结构的力学性能,但下弦杆件的实测值与理论分析值存在一定偏差,其原因值得进一步研究.     

单层折面网壳结构动力特性及地震响应分析（英文）

单层折面网壳是近年来兴起的一种由三角形折面网格组成、外形如宝石群或宝石晶体的单层网壳结构.对单层折面网壳结构的自振特性及地震作用下的结构响应进行了研究,对比了增加环杆对结构自振特性的影响,并对单层折面网壳结构在多维地震输入下的时程响应进行了分析.研究表明,单层折面网壳结构基本体系竖向刚度偏弱,而增加环杆对结构刚度有明显提升,且增设环杆后结构地震力峰值、动静比及结构位移均有不同程度的减小.     

拉索预应力空间网格结构在我国的研究和应用

拉索预应力空间网格结构由钢索和空间网格结构组成 ,空间网格结构包括网架、网壳、组合网架及组合网壳等结构 ,通过张拉钢索对空间网格结构施加预应力 ,钢索和空间网格结构形成自相平衡体系 ,而不需要其他构件承受钢索的拉力。对空间网格结构施加预应力可改善空间网格结构受力状态 ,降低结构内力峰值 ,增大结构刚度 ,提高结构承载力 ,预应力使杆件反复受力 ,充分发挥材料的强度 ,从而降低了结构耗钢量 ,节省了造价。对网壳及组合网壳结构 ,还可减小支座的水平推力 ,甚至不产生水平推力 ,在竖向荷载作用下 ,支座只有竖向反力 ,改善了网壳及组…     

单层球面网壳在多维地震作用下的随机响应分析

采用课题组推导的多维虚拟激励理论方法及自编计算机程序，对常用K6型单层球面网壳多维地震反应规律进行了系统研究。论文首先对功率谱计算时的参数取法进行了讨论，然后对单层球面网壳进行了大量多维与单维响应对比分析，考虑了矢跨比、荷载、跨度等主要结构参数影响，给出了主肋、环杆、斜杆在不同参数下多维与单维地震反应对比规律及数值范围。分析结果表明，网壳大量主要受力杆件三维地震内力远远大于单维地震内力，得出在网壳抗震设计中必须要进行三维地震作用分析的结论。本文结果为网壳工程设计提供了参考。     

球幕影院超限结构的设计与分析

某球幕影院整体结构采用球壳竖向曲柱、普通框架柱及斜桁架作为竖向承重构件共同受力,球壳采用钢结构单层肋环形球面网壳,竖向曲柱与下部混凝土基座采用带关节的销轴铰接连接,在结构周边设置钢结构桁架以提高结构的抗扭刚度。基于结构布置、计算参数选取及主要构件的抗震性能目标,分析了结构周期及振型、竖向荷载下的球壳受力特征、结构稳定及楼板应力。结果表明:球壳结构受力由竖向荷载控制;竖向曲柱和水平环向拉杆协同受力,下部的水平环向拉杆竖向加密;球壳下部的竖向曲柱及外侧斜桁架易发生失稳破坏,根据欧拉公式反推计算长度系数;上部楼板有效宽度较小,应进行小震及中震下的楼板应力分析,并增设楼板钢筋满足中震设防目标。     

深圳平安金融中心重力荷载作用下长期变形分析与控制

以深圳平安金融中心为工程背景,对其进行重力荷载作用下的长期变形分析。考虑混凝土收缩徐变以及竖向构件含钢率的影响,按设计标高逐层找平、逐层找正施工模拟,研究超高层建筑重力荷载下长期变形规律,分析不均匀的竖向变形对结构安全的影响。进一步提出在施工中给竖向构件适当预留长度以补偿预计的竖向构件变形的设计思路,实现在设定阶段(如建筑投入使用1年)竖向构件达到设计标高,实现楼面平整,以满足建筑正常使用要求,并对楼层标高预留高度和竖向构件下料预留长度的控制方法进行了分析。研究表明,通过对超高层重力荷载作用下的变形分析与控制,可以掌握结构的长期变形规律,得到构件附加内力,控制楼面标高。     

深圳平安金融中心重力荷载作用下长期变形分析与控制

以深圳平安金融中心为工程背景,对其进行重力荷载作用下的长期变形分析。考虑混凝土收缩徐变以及竖向构件含钢率的影响,按设计标高逐层找平、逐层找正施工模拟,研究超高层建筑重力荷载下长期变形规律,分析不均匀的竖向变形对结构安全的影响。进一步提出在施工中给竖向构件适当预留长度以补偿预计的竖向构件变形的设计思路,实现在设定阶段（如建筑投入使用1年）竖向构件达到设计标高,实现楼面平整,以满足建筑正常使用要求,并对楼层标高预留高度和竖向构件下料预留长度的控制方法进行了分析。研究表明,通过对超高层重力荷载作用下的变形分析与控制,可以掌握结构的长期变形规律,得到构件附加内力,控制楼面标高。     

应县木塔斗栱模型试验研究

以应县木塔中的代表性斗栱为研究对象,采用实体模型试验方法,确定斗栱传递荷载的机理和抵抗变形的特性,提供适用于构建斗栱简化模型的力学参数。试验研究选取三种典型斗栱：柱头铺作、补间铺作和转角铺作,按照1∶3的比例制作成模型;通过竖向荷载试验,得到斗栱的竖向荷载-竖向变形曲线和材料开裂前的抗压刚度;进行了竖向荷载作用下的水平低周反复荷载试验,得到斗栱在竖向荷载和水平低周反复荷载共同作用下的荷载-水平位移曲线和骨架曲线,确定斗栱侧向变形的特征和耗散能量的能力。研究结果表明：斗栱的竖向抗压刚度取决于沿轴心连接构件的承压面积以及材料的弹性模量,其失效特征主要为栌斗在剪压状态下的竖向劈裂;斗栱在水平反复荷载作用下的失效特征表现为泥道栱薄弱内槽面的水平劈裂,斗栱的抗侧移刚度随着竖向荷载的增加而增加,摩擦剪切耗能是斗栱耗散能量的主要方式。图12表5参11     

高层建筑结构抵抗竖向荷载的结构变形协调及鲁棒性分析

通过对高层建筑结构工程整体计算中竖向构件在竖向荷载作用下的内力分布变化的分析,揭示了竖向构件间结构变形协调的抗力机制,提出了完整建筑结构设计需经历结构变形协调分析、结构易损性分析及结构鲁棒性分析等三个层次的新思路,并建立了在竖向荷载作用下的结构变形协调模型、结构易损性模型及结构鲁棒性模型。     

多次预应力钢网壳屋盖设计中应注意的几个问题

多次预应力钢网壳是一种新型高效空间结构体系.本文通过攀枝花体育馆网壳屋盖的设计实践,探索了在先进的大跨网壳结构中两次引入预应力,对其荷载作用下的内力与变形进行控制,以降低基本结构的峰值应力;在预应力作用下,预加力节点汇交杆的应力集中;预应力节点的构造设计;支座约束模式对网壳杆件内力的影响以及预加力的合理取值等问题.可供设计这种先进结构时参考.     

混凝土人字形密肋网壳与下部结构共同工作性能分析

人字形密肋网壳由密肋平板在脊线处相交构成.为了解网壳屋盖与下部结构在竖向荷载作用下的共同工作性能,基于位移法求解了屋盖的内力,采用有限元方法对比计算了点支承屋盖和整体结构屋盖的内力及变形.在此基础上考虑下部结构抗侧刚度、屋盖矢跨比和肋刚度的影响计算了25个算例.结果表明:顶层抗侧刚度和矢跨比是影响屋盖内力的主要因素,屋盖轴力和矢跨比呈非线性关系;屋盖具有较强的拱向传力性质,脊线类似于拱的系杆;与点支承屋盖相比,共同工作使横隔下弦的内力明显增大,并引起下部楼盖轴力,且屋盖边梁应按双偏心受力构件计算承载力;顶层采用异型柱是调整屋盖内力分布的有效措施,当异型柱演化为短肢剪力墙时,建议墙肢长度取屋盖一个投影网格长度;增大矢跨比有利于降低屋盖挠度,屋盖内力分布对矢跨比较为敏感,矢跨比不宜低于1/6;过大的肋刚度对提高屋盖整体承载力意义不大,肋截面高度可取屋盖跨度的1/40~1/50.