石家庄国际会展中心双向悬索结构整体稳定性分析

石家庄国际会展中心项目建筑造型新颖别致,富有艺术表现力,结构体系复杂,采用了双向悬索结构体系,其中纵向主承重采用自锚式悬索结构,横向次承重采用双层索桁架结构,传力方式特殊,为增大屋盖平面内刚度,还设有水平交叉支撑。以石家庄国际会展中心C厅结构为研究对象,进行了线性屈曲和非线性屈曲分析。研究了初始缺陷分布模式、荷载分布形式以及初始缺陷值的大小对结构整体稳定的影响。研究表明:初始缺陷的分布模式对石家庄国际会展中心结构的整体承载力影响不大;荷载分布形式对结构的整体承载力有较大的影响;初始缺陷值在结构跨度的1/300以内时,结构整体承载力损失不大,但当其增大至1/100结构跨度时,结构的整体承载力显著下降;该结构具有良好的整体稳定性,线性屈曲及双重非线性荷载因子均满足规范要求。     

河北北方学院体育馆弦支穹顶屋盖稳定性能分析

以河北北方学院体育馆弦支穹顶屋盖为研究对象,考虑几何和材料非线性、活载布置方式及初始几何缺陷分布模式和大小等因素,对结构进行特征值屈曲和非线性屈曲的荷载-位移平衡路径全过程分析。研究表明:半跨活载布置对稳定承载力无不利影响,恒载及活载全跨布置、初始几何缺陷按第2阶屈曲模态分布时,结构稳定承载力最小。活载布置方式影响结构屈曲位移形态,活载全跨布置时局部凹陷区域为沿短轴跨度方向呈不对称形式分布,活载半跨布置时局部凹陷均位于活载最不利布置一侧呈带状分布。弦支穹顶结构对初始几何缺陷的变化比较敏感,结构由无缺陷到缺陷增加至跨度的1/100过程中,荷载-位移曲线平衡路径出现两种不同的模式。     

某单层肋环型球面网壳结构的稳定分析

从实际工程出发,运用有限元模型,以单层球面网壳结构在不同荷载分布形式下的屈曲模态为基础,考虑初始缺陷、荷载分布形式和失跨比等影响下的非线性屈曲,分析结构的稳定承载力。结果表明:在竖向满跨均布荷载作用下,结构屈曲模态呈反对称分布,表现为整体竖向屈曲;当初始缺陷为结构跨度的1/300时,结构的稳定承载力最低,与无缺陷结构相比下降了30%左右;荷载的半跨分布和反对称分布使结构的稳定承载力下降了30%和44%左右;稳定极限承载力随着矢跨比的增大而相应的增大。     

某大跨度单层网壳稳定性分析

某温泉度假区屋盖采用大跨度单层椭球面网壳结构,结构几何、荷载基本对称,线性屈曲因子分布密集,对称与反对称屈曲模态交替出现,有若干组相同的线性屈曲因子,即存在"重频"现象。线性屈曲因子相同的模态作为初始缺陷时,其非线性稳定临界荷载不同。采用第1阶屈曲模态作为初始缺陷得到的临界荷载不是结构最低稳定承载力,采用第29阶屈曲模态作为初始缺陷时得到的临界荷载仅约为第1阶屈曲模态的80%。结构非线性稳定承载力随着缺陷幅值的增加而降低,随材料非线性本构模型中屈服后强化模量的增加而增加。     

某椭圆抛物面辐射式张弦梁结构的非线性屈曲及施工仿真分析

以一31.1m×24.1m跨度的椭圆抛物面辐射式张弦梁结构为分析对象,考虑几何非线性、初始几何缺陷、材料弹塑性及活载的半跨布置,对其非线性屈曲性能进行研究。采用分批分阶段的拉索张拉施工方案,通过对张拉全过程的仿真分析,得到直接指导施工的各组拉索张拉力。研究表明:初始几何缺陷按最低阶屈曲模态分布时,稳定承载力系数并非最小;荷载不对称分布对结构的稳定性更为不利;材料非线性对结构稳定性影响较大;初始几何缺陷取短轴跨度的1/500较为适宜;各组拉索的实际施工张拉力与目标索力差别较小,张拉过程中,群索之间索力的相互影响不大。     

世博轴阳光谷钢结构稳定性分析

世博轴阳光谷单层空间网格结构曲面形状复杂、几何尺度大、悬挑跨度大,其整体稳定性是结构分析与设计中的关键问题之一。分析以特征值屈曲模态作为初始几何缺陷分布形式的合理性,通过非线性有限元分析系统考察了阳光谷单层网格结构的整体稳定性能,并研究了单根杆件失稳对结构整体极限承载力的影响。分析结果表明：几何非线性以及几何、材料双重非线性临界屈曲承载力均满足相关规范要求,阳光谷钢结构具有良好的整体稳定性;阳光谷钢结构对几何初始缺陷不敏感,阳光谷上由索膜结构传来的索拉力可进一步降低其缺陷敏感性;局部杆件的失稳退出工作并不会导致结构整体承载力的突然丧失,整体结构具有良好的承载能力。图7表6参7     

武汉某体育馆大跨度圆钢管拱桁架结构稳定性分析

武汉某体育馆屋盖采用圆钢管拱桁架结构,单榀拱桁架的截面形式为倒三角形,两端支承于立体钢桁架上,该结构的整体稳定性足设计的重点.考虑完善及带缺陷结构两种情况,对单榀及多榀拱桁架子结构进行线性屈曲、几何非线性稳定及弹塑性非线性稳定分析,得到了临界荷载与位移的关系曲线.分析结果表明,初始缺陷及几何非线性对该结构的稳定承载力影响不明显,而材料非线性的影响显著,加强平面外支撑对于提高结构的整体稳定性具有重要作用.     

某大跨单层球面网壳结构的非线性屈曲研究

为研究杆件稳定、初始几何缺陷、几何非线性、材料非线性对某单层球面网壳结构整体稳定性的影响,首先对结构进行线性屈曲分析得到屈曲模态和临界荷载,其次采用弧长法对结构进行非线性屈曲全过程分析,同时确定最不利初始几何缺陷分布模态,最后采用Newton-Raphson法对按此最不利缺陷分布的结构进行弹塑性屈曲全过程分析.计算表明:初始几何缺陷按最低阶屈曲模态分布的一致缺陷模态法可能不适用于大跨单层球面网壳结构的稳定性分析;荷载不对称分布对结构的稳定性更为不利;初始几何缺陷和材料非线性对结构稳定性的影响较大.     

混凝土折板式拟球面网壳的几何非线性分析

混凝土折板式拟球面网壳是通过面切割球壳再网格化而成.混凝土折算厚度较小,稳定问题可能成为工程应用的控制因素.采用有限元法进行几何非线性全过程分析,讨论了主要参数对非线性稳定性的影响,并拟合临界承载力公式.结果表明：非线性屈曲为跃越屈曲并在密肋平板形成薄弱区,结构的屈曲位移约为跨度的1/47;结构的矢跨比应控制在1/7.5～1/5之间,提高矢跨比可增大结构的刚度;支座环梁刚度对结构非线性稳定性的影响很小,建议支座环梁高度不小于跨度的1/60;脊梁刚度对临界荷载影响较大;不宜采用过大的密肋梁刚度以避免过多增加结构自重,密肋梁截面高度宜控制在跨度的1/240～1/120之间;与密肋梁类似,不建议采用过厚的屋面板;初始几何缺陷会导致结构临界荷载减小,结构的最大初始缺陷可按跨度的1/300采用.本文拟合的非线性临界荷载近似计算公式可用于估计结构的几何非线性稳定承载力.     

单层组合加肋拱支网壳的稳定性

介绍了某相贯单层组合加肋拱支网壳结构在竖向荷载及风荷载作用下的整体稳定性。采用有限元软件MIDAS,在两种荷载工况下分别进行了此网壳结构的特征值屈曲、几何非线性屈曲分析,初始缺陷对网壳结构的整体稳定性影响分析。结果表明:网壳结构对初始缺陷较为敏感,初始缺陷会明显降低结构稳定性;不同的荷载工况下,失稳的情况亦不同且网壳结构稳定临界系数随着荷载的增大而降低。     

Y形柱稳定性分析研究

Y形柱是机场航站楼屋盖支承体系中常采用的一种构件形式,作为主要承重构件,其稳定性决定了屋盖结构的整体承载能力。利用荷载-位移全过程跟踪技术,考虑几何非线性、材料非线性和初始几何缺陷,研究了在竖向和水平风、地震作用下薄壁Y形柱的稳定性。研究表明:竖向荷载作用下Y形柱以分叉段平面外屈曲为主要失稳模式;Y形柱对初始几何缺陷不敏感;水平风荷载对Y形柱稳定性不起控制作用;竖向和水平荷载作用下,发生面外失稳前柱子分叉处已经进入塑性变形,柱子强度问题先于整体失稳。     

强冰雪灾害下大型薄壁圆柱钢壳结构稳定性研究

2008年我国南方地区发生强冰雪灾害,造成不少钢结构破坏。在化工、电力等工程中有很多作为整个系统关键设备的大型薄壁圆柱钢壳结构,柱壳内通常需设置一些横梁支承工艺设备,壳体既受到由上部壳体、顶盖和设备自重等荷载形成的沿环向均匀分布的整体轴向压力,又受到横梁支座传递来的局部轴向压力。在这些荷载作用下结构已经积累了一定的内力和变形,一旦再遭受强冰雪灾害,面积较大的顶盖和相连的其他管道上会快速积聚较大的雪荷载,导致结构发生失稳破坏。根据结构施工和使用过程,考虑加载路径的影响,先施加整体均布轴向压力,再施加局部轴向压力,然后施加模拟强积雪荷载的均布轴向压力,对112个带焊缝初始缺陷的薄壁圆柱壳结构进行了非线性稳定性数值分析。研究表明:随着初始整体荷载水平提高,柱壳承受积雪荷载的能力下降;随着缺陷幅值的增大,柱壳承受积雪荷载的稳定承载力与整体均布轴压下的稳定设计承载力的比值增大,其后屈曲承载能力也提高。柱壳下部储有浆液时;壳体承受积雪荷载的能力有小幅提高。根据大量计算结果,提出了考虑加载历史的遭受强冰雪荷载的圆柱壳稳定性设计建议。     

动态逆作开挖下有侧移钢管桩组的 整体稳定性能研究

有侧移静压钢管桩组支承的承载性能对于逆作增建地下室时既有建筑的安全保障至关重要。为获得逆作开挖下有侧移钢管桩组的整体稳定性能,提出一种考虑初始几何缺陷影响的钢管桩组非线性稳定承载力求解方法;基于线性特征值分析,就桩顶锚于原有基础（方案1）、桩顶锚于转换承台（方案2）两种方案,探讨土体水平抗力、原有基础抗弯刚度等因素对侧向约束的影响,求得稳定荷载和计算长度;继而引入一致模态和基坑侧移变形缺陷,采用非线性极值点分析初始缺陷的不利影响,基于此提出计算长度加大系数,进而求得修正后的非线性承载力;最后以单钢管桩组和整体模型为研究对象,对两种方案的侧向刚度差异及实际风载下的整体侧向位移进行分析。研究表明,相较方案1,方案2中有侧移钢管桩组在逆作开挖下的稳定承载性能有显著提升,不同土体水平抗力临界荷载比约为3.30~3.40;初始缺陷对钢管桩组的非线性承载力有不利影响,缺陷幅值越大,承载性能越差,工程设计中按包络法建议加大计算长度至1.15倍;风载作用下,两种方案中有侧移钢管桩组顶部的最大整体侧向位移约为50 mm,其引起的侧移缺陷对非线性承载力的不利影响不可忽略。     

无锡会展中心钢结构屋盖稳定分析

本文对无锡会展中心大跨度钢结构屋盖进行稳定性分析,分析内容包括单榀空腹桁架的线性屈曲分析、带初始缺陷的几何非线性屈曲分析和几何非线性弹塑性屈曲分析.分析结果表明:几何非线性和初始缺陷对空腹桁架的稳定性影响比较小,而材料非线性对稳定性的影响比较明显.依据分析结果,本工程采取相应的技术措施.对采取技术措施后的结构进行稳定分...     

某车站跨层重载桁架稳定承载力缺陷敏感性研究

为了研究大庆西站跨层重载平面桁架对几何缺陷的敏感性,采用大位移控制法(LDC),提出确定跨层桁架初始几何缺陷的静力变形模态法。分析6种不同幅值初始缺陷条件下跨层桁架结构的非线性稳定承载力,并与一致缺陷模态法计算结果对比,对该平面桁架结构几何缺陷敏感性进行研究。部分结果与相关缩尺模型试验进行比对。研究表明:几何缺陷对结构的承载力影响较小,对结构变形失稳影响较大。经对比分析,静力变形模态法可以作为计算结构稳定承载力的有效方法之一。     

Random imperfection method for stability analysis of a suspended dome

The traditional eigenvalue buckling mode method used for the stability analysis of suspended domes has been deemed unsafe and unreasonable. A random imperfection method is proposed in this paper that is suitable for the stability analysis of suspended domes. Using this method, the impact of initial imperfections, such as joint position deviation, eccentricity of members, variation in cable pretension and elastic modulus of materials, on the stability of nonlinear geometries as well as the stability of both nonlinear geometries and materials (i.e., ultimate bearing capacity) are studied. The analysis results using this method are compared to those obtained from the traditional eigenvalue buckling mode method. This study indicates that the random imperfection method can more reasonably demonstrate the impact of initial imperfections on the stability of suspended domes. Additionally, the shape and size of the initial imperfections applied by the random imperfection method are more reasonable, and the results are safer. The random imperfection method is successfully used in the stability analysis of a large-span suspended dome, and the results of this method are nearly equivalent to that of the model test, which verifies the method.     

内凹式索拱结构极限承载力研究

采用考虑双重非线性的有限元方法对内凹式索拱结构的极限承载力进行了参数研究。主要分析了5种荷载形式下支座形式、拱矢跨比、索矢跨比、撑杆数量、拱截面、索截面、初始张拉力和初始缺陷等参数对内凹式索拱结构承载力的影响;并与仅考虑几何非线性的结果进行了对比。分析结果表明:支座形式、矢跨比、撑杆数量、拱截面等因素对结构承载力影响较大;索截面、初始张拉力和初始缺陷等对结构承载力影响较小;其合理的取值范围为:拱矢跨比取0.125~0.20,索矢跨比取0.05~0.10,索截面积取拱截面积的4%~6%,与拱结构相比,该结构的整体稳定性、极限承载力、整体刚度都大幅度提高,对缺陷的敏感度减低;半跨荷载是结构设计的控制荷载,给出了快速确定初始张拉力的简化计算公式。     

基于改进一致缺陷模态法的轴压圆柱薄壳极限承载力分析

对结构进行缺陷稳定分析的主要方法是一致缺陷模态法和随机缺陷模态法,一致缺陷模态法对薄壁圆柱壳结构进行非线性分析得到的极限承载力与其实际承载能力有一定差距,随机缺陷模态法则工作量很大。基于圆柱薄壳轴压失稳呈现出多模态屈曲的特点,本文提出改进一致缺陷模态法,通过对圆柱壳分别施加不同屈曲模态找到最不利缺陷分布形式。文中通过有限元法验证了改进一致缺陷模态法的可靠性,同时指出按照某一类高阶屈曲模态施加初始缺陷能得到薄壳的最不利极限承载力。