TMD系统在单层球面网壳竖向减震中的应用北大核心

随着空间网格结构朝着大跨度、大空间的方向发展,结构在竖向地震作用下的响应不容忽视。为降低单层球面网壳在竖向地震作用下的结构响应,采用TMD系统对其进行竖向减震控制。以K8型单层球面网壳为研究对象,基于Kanai-Tajimi过滤白噪声模型合成了4条代表不同场地类别的激励波进行动力时程分析,以结构最大节点位移、最大Mises应力和最大加速度综合减震率为参考指标,探求了TMD质量比、调谐频率、阻尼比等参数对减震效果的影响规律,并优化分析了TMD系统在网壳上的布置位置。对网壳结构进行了矢跨比参数分析,比较发现:网壳矢跨比分别为1/7、1/5和1/3时,TMD系统减震效果呈随矢跨比增大而下降的趋势。建议TMD系统应用于单层球面网壳上时,其矢跨比不宜大于1/5。     

超弹性滑动隔震系统在单层球面网壳结构中的减震性能研究

为了改善球面摩擦隔震支座(spherical friction isolation bearing,SFIB)缺乏多道抗震防线以及在强震作用下易出现损伤的不足,使用形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)改善SFIB的抗震性能,提出了一种超弹性-滑动摩擦隔震支座(superelastic-spherical friction isolation bearing,SSFIB)。对SSFIB的滞回性能开展了精细化有限元模拟,模拟结果体现出SSFIB较SFIB具备更优的耗能与控制能力。进而,将SSFIB系统用于周边支承单层球面网壳结构的高位隔震,同时,在该网壳结构中设置传统的SFIB,以进行对比分析。通过数值模拟对受控结构进行了非线性地震时程分析。研究结果表明,SSFIB系统在网壳结构中具有优良的减震性能。     

60mK8型单层球面网壳减震研究

对跨度为60m的K8型单层球面网壳进行了支座减震分析。结合对结构在有控和无控状态下自振特性的分析,阐述了单层球面网壳结构的减震控制原理,并在频遇地震作用下,进行了减震效果分析。     

单层球面网壳的优化设计

提出了单层球面网壳结构的一种优化设计方法 ,它是一种以网壳的总造价为目标函数 ,取网壳的网格数、矢高、杆件截面面积和节点体积作为优化设计变量 ,采取直接搜索法与准则法相结合的优化设计方法 .基于用 Fortran90软件编制的优化设计程序 ,对单层球面网壳结构进行了大量的计算 ,用回归分析得出网壳最优网格数、矢高、杆件截面面积和节点体积 ,同时使杆件面积规格化 ,以便直接用于实际工程     

单层球面网壳的稳定性

本文有计划地对400余例实际尺寸的单层球面网壳进行了非线性全过程分析。求得了它们的析限承载力。系统地考察了初始缺陷和荷载不对称分布对网壳性能的影响，通过这种大规模参数分析方法，掌握了单层球面网壳稳定性能规律性，在此基础上提出了供设计人员使用的实用公式。     

某单层球面网壳结构设计

对某70m直径单层球面网壳进行结构设计,根据受力情况选用了三种截面形式的矩形钢管,主要对自重荷载、温度荷载、雪荷载以及风荷载组合工况下的杆件进行验算。结果表明,杆件承载力满足《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)要求。对网壳结构进行整体稳定分析,首先通过弹性屈曲分析确定最不利工况,然后在最不利工况下,对网壳进行仅考虑几何非线性的屈曲分析及考虑材料及几何双非线性全过程分析。结果表明,网壳的稳定承载力满足《空间网格结构技术规程》(JGJ 7—2010)要求。     

单层球面网壳的优化设计

提出了针对单层球面网壳结构的一种优化设计方法,它是一种以网壳的总造价为目标函数,取网壳的网格数、矢高、杆件截面面积和节点体积作为优化设计变量,采取直接搜索法与准则法相结合的优化设计方法.基于用Fortran90软件编制的优化设计程序,对单层球面网壳结构进行了大量的计算,用回归分析得出网壳最优网格数、矢高、杆件截面面积和节点体积,同时使杆件面积规格化,以便直接用于实际工程.     

单层球面网壳稳定性分析

采用大型通用有限元软件ANSYS建立了肋环斜杆型单层球面网壳有限元模型,对其在半跨均布荷载条件下进行稳定性分析,分别用一个单元模拟一根杆和两个单元模拟一根杆分析,将两种结果进行比较,包括各种稳定性系数大小变化、稳定性态变化、缺陷的模式、敏感性等,说明不同类型稳定性的特点,得出一杆两单元考虑了构件自身稳定和整体稳定的耦合,求解的临界荷载因子更加准确。     

某单层球面网壳结构设计

运用3D3S空间结构计算软件对某体育中心屋盖球面网壳结构形式进行设计计算,并对各荷载工况组合下杆件应力比和结构动力特性等进行了分析,分析结果表明该结构刚度和结构振型符合要求,杆件承载力、稳定和结构变形均满足规范要求,结构设计合理。     

单层球面网壳选型优化设计

采用改进的自适应遗传算法来解决单层球面网壳结构构件截面优化问题,并采用VC＋＋语言编写了相应的自适应遗传算法和有限元计算程序,可以实现单层球面网壳结构的自动优化设计。设计了不同类型、跨度和矢跨比的网壳优化算例;并通过对按照现行相关规范优化设计的单层球面网壳和符合现行相关规范要求但未经优化设计的单层球面网壳用ANSYS软件进行考虑几何非线性的屈曲分析,分别确定其屈曲荷载与设计荷载之比,以比较它们的受力和安全性能。结果表明采用自适应遗传算法进行离散变量的网壳结构截面优化设计容易收敛,优化效果良好。如果综合考虑经济和安全因素,设计网壳时,其矢跨比取1／6～1／5比较合适。     

约束屈曲支撑在单层网壳减震控制中的应用研究

采用有限元分析程序ANSYS,分别对带有约束屈曲支撑(Bckling Restrained Braces,简称BRBs)的单层柱面网壳、单层球面网壳进行动力时程响应分析,分别考虑了水平及竖向地震作用.比较各种情况下网壳节点位移和杆件内力变化情况,综合研究了约束屈层支撑在四边支承单层柱面网壳和单层球面网壳的适用性,探讨了如何布置约束屈层支撑,分析了约束屈层支撑减震性能.     

单层球面网壳抗冲击试验研究

通过对KIEWITT-6型单层球面网壳缩尺模型进行模态测试及弹性与破坏性冲击试验,验证了基于ANSYS/LS-DYNA的网壳结构抗冲击荷载数值模型的正确性,确定了该模型的两种典型失效模式为结构局部凹陷与结构整体倒塌。综合试验与数值分析结果发现：冲击力时程曲线形式受冲击物初始偏转的影响;如果冲击结束时动力响应已经传到支座...     

单层球面网壳的优化分析

应用ANSYS软件优化模块,以自重最轻为目标函数,以强度、稳定性等为约束条件,并考虑了结构几何非线性的影响,对凯威特型单层球面网壳进行优化分析。然后对优化所得的网壳作了稳定性全过程分析,从而验证优化设计是可靠的。     

单层球面网壳整体稳定性分析

采用有限元计算软件ANSYS对跨度40 m的单层肋环型球面网壳进行了线性、完善几何非线性、缺陷几何非线性和缺陷双重非线性结构的整体稳定分析,分别比较了其各自的稳定形态及其荷载—位移曲线,并得出了一些结论。     

单层球面网壳地震反应特征分析

考虑不同矢跨比、荷载、跨度和支座刚度等多种因素的影响,对单层球面网壳在地震作用下的反应进行了较全面的研究,给出了其随各参数变化的规律,得出了在单层球面网壳抗震设计中起控制作用的是水平地震作用而不是竖向地震作用等有益的结论.此外本文还给出了由于阻尼比不同而需对引用现行抗震规范反应谱分析的网壳地震作用进行修正的建议.     

单层球面网壳的弹塑性稳定性

为了解和掌握单层球面网壳在静力荷载作用下的弹塑性稳定性能,采用有限元软件ANSYS及自编的前后处理程序对典型单层球面网壳结构稳定性能进行对比分析,初步了解了球面网壳弹性与弹塑性稳定性能的主要差异。在此基础上进行了1000余例K8型单层球面网壳弹性、弹塑性全过程分析,同时考虑竖向均布荷载的不对称分布、初始几何缺陷等因素对球面网壳稳定性能的影响,掌握了以上因素变化对球面网壳弹塑性稳定性能的影响规律,并将其定量化。最后,通过对弹性、弹塑性稳定极限承载力的统计分析,提出适用于K8、K6型球面网壳的塑性折减系数,用以表示材料非线性对极限承载力的影响。这些成果的获得为进一步开展网壳结构的弹塑性稳定性能研究以及工程实践提供了理论依据和技术参考。     

单层球面网壳结构选型优化设计

针对5种典型单层球面网壳结构型式(联方型、施威德勒型、凯威特型、三向格子型和短程线型),本文采用基于离散变量的序列两级截面优化算法对一百个不同跨度(30m~60m)、不同矢高(1/3~1/7)的网壳进行截面优化设计,在截面优化设计结果中提取选型所需的优秀样本,一个优秀样本由3部分组成:跨度,矢跨比和该跨度、矢跨比下用钢量最少的网壳结构类型;然后利用BP人工神经网络对复杂非线性映射关系的模拟能力建立网壳跨度、矢跨比与用钢量最少的网壳型式之间的映射关系,避免了结构选型优化的多维、多重非线性模型的求解困难,通过截面优化简便地实现了网壳结构的选型优化。     

复合隔震支座在单层球面网壳中的参数分析

为解决目前大跨空间结构隔震中存在的问题,本文介绍了一种新型的三维复合隔震支座,并将它应用于某一单层球面网壳结构中.根据支座的隔震目标设计了40种不同类型的支座进行参数分析.结构分析采用时程分析法,通过改变地震动的强度,全面研究了该三维复合隔震支座水平刚度及竖向刚度变化对网壳结构周期、杆件轴力及节点加速度的影响,并总结了不同工况下的变化规律.结果可为该支座在网壳中的参数选择提供参考,对推动该支座在实际工程中的应用具有积极意义.     

TMD系统在单层鞍壳振动控制中的参数分析

针对水平地震作用,系统分析了ＴＭＤ在单层鞍壳振动控制中因质量变化、分布位置变化、所控振型个数变化对其结构控制效果的影响及其敏感性问题．并得出了一些重要结论．     

TMD系统在单层柱壳振动控制中的参数分析

针对水平地震作用 ,系统分析了TMD在单层柱面壳振动控制中因质量变化、分布位置变化、所控振型个数变化对其结构控制效果的影响及其敏感性问题 ,并得出了一些重要结论。