新型大跨度弦支穹顶结构的动力特性与抗震试验

弦支穹顶结构是一种新型的预应力钢结构体系,适用于大跨度空间结构的屋盖.为了保证北京奥运会羽毛球馆新型大跨度弦支穹顶结构的抗震性能.利用北京工业大学的九子台阵系统完成了对9.3 m弦支穹顶结构模型的动力特性试验和振动台试验.试验测得模型的多阶自振频率、振型,得到了模型在竖直地震动作用下的加速度、位移、杆件应变、索轴力的响应及响应变化规律.试验结果表明弦支穹顶结构振型密集,在八度大震作用下,具有良好的抗震性能.     

2008奥运会羽毛球馆新型预应力弦支穹顶结构施工监控

2008奥运会羽毛球馆屋盖新型弦支穹顶结构跨度93m.钢材用量60 kg/m².利用振弦应变计和全站仪对屋盖弦支穹顶结构的张拉施工进行了索力、网壳构件内力、网壳节点位移的全过程施工监控,并与ANSYS有限元分析的施工模拟值进行了对比.施工监控数据表明索力、构件内力、结构位移与仿真分析偏差在合理的范围之内,以索力为主控参数,节点竖向位移为第2控制参数,并综合考虑构件内力,认为结构施工张拉已经达到设计要求.     

火灾下预应力损失对新型弦支穹顶结构稳定性影响分析

为了研究奥运会羽毛球馆在火灾情况下的性能,作者基于大空间空气升温理论对温度场进行了模拟,通过预应力损失反映温度变化对索力大小的影响,并对弦支穹顶结构进行了双重非线性影响的稳定承载力分析研究.计算结果表明,结构在90min火灾后除最外圈环索以外,其余环索的预应力损失比较明显,整体稳定承载力下降约1/5,但仍具有一定的安全储备;材料高温蠕变性对结构稳定承载力的影响很小,在结构抗火分析时可以忽略.     

弦支穹顶结构施工滑移索研究

为解决模拟考虑摩擦影响的连续索在节点处滑移问题,提出了变索原长法,先不考虑结构变形协调,使索在节点处发生滑移,根据力学平衡条件及滑移区段索原长不变的原则可求得每段索滑移平衡后的索原长,把新的索原长代入后再对结构进行变形协调计算,从而完成索段的一次滑移计算.工程算例考虑弦支穹顶结构环索与节点间的静摩擦系数为0.3,动摩擦系数为0.4倍静摩擦系数,对每圈环索在4处进行对称同步张拉施工,计算分析了结构在张拉施工阶段以及结构张拉成形后在满跨和半跨荷载作用下环索的滑移,得到了各状态下索的张力分布.研究结果表明,变索原长法可用于模拟考虑摩擦影响的索滑移问题,且计算方便快捷,环索与节点间的摩擦导致结构环索张力分布不均匀.在实际工程设计和施工中,应通过改进节点构造、施工方法等措施尽量避免或降低摩擦问题对结构受力性能带来的不利影响.     

联方凯威特型弦支穹顶结构稳定性分析

以联方凯威特型弦支穹顶结构为研究对象,应用ANSYS数值模拟分析结构的稳定性,并且通过改变结构的设计参数来找出影响稳定性的因素.研究发现,联方凯威特弦支穹顶结构的稳定性优于对应的单层网壳结构,活荷载的不均匀分布加速了结构的失稳.并且从结构矢跨比、支撑杆长度和预应力水平三个方面进行参数分析,结果表明,前两个因素对结构稳定性的影响明显,而预应力水平对结构的稳定性影响不明显.     

基于随机缺陷理论的大跨度预应力弦支穹顶结构非线性整体稳定分析

基于初始几何缺陷随机分布特点,提出了弦支穹顶结构整体稳定分析的初始缺陷概率法,得到初始几何缺陷最大值和分布形式的合理取值.该方法全面考虑了节点施工定位偏差、杆件初偏心与初弯曲对弦支穹顶结构非线性整体稳定性的影响,其计算稳定性比传统特征值屈曲模态法的低30%左右.通过灵敏度分析,得到缺陷大小及分布对体系整体稳定的影响规律.研究表明:初始缺陷概率法能充分揭示初始几何缺陷对弦支穹顶结构整体稳定性的影响规律,初始几何缺陷的分布和大小更符合实际,并且偏于安全,得到的整体稳定系数具有一定可靠性.该法在2008年奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构整体稳定分析中得到有效应用,模型试验验证了该方法的正确性.     

椭球面弦支穹顶结构的稳定性

以上部网壳为椭球面的弦支穹顶结构为对象, 用ABAQUS软件建模, 考虑初始缺陷、布索方式及预应力水平等影响因素, 进行几何非线性及同时考虑几何非线性和材料非线性的稳定性分析, 分析时采用弧长法跟踪平衡路径, 得到不同参数下结构的荷载-位移曲线.通过对比分析各参数下荷载-位移曲线及稳定极限承载力, 椭球面弦支穹顶结构的稳定性能较单层网壳有了大幅度提高, 初始缺陷的存在降低了结构的稳定承载力.此外, 不同布索方式和预应力水平对结构的稳定承载力有较大的影响, 应进行优化设计.     

弦支穹顶结构施工技术及施工全过程模拟方法

弦支穹顶结构由于拉索的存在,其施工阶段的力学性能与其使用阶段不尽相同,其受力状态可能更为不利。通过系统研究弦支穹顶结构实际工程的施工工艺,提出包括施工顺序、预应力张拉施加方式、临时支撑系统和预应力张拉方式等4个关键施工参数,研究了弦支穹项结构张拉环索受力机理,并根据此张拉机理和所提关键施工参数建立了有限元分析的时变模型,编制了相应的计算程序。算例分析表明,应用该计算模型和方法,可以对弦支穹顶结构的施工过程进行精确控制,具有较强的适用性。     

弦支穹顶节点位移风振系数分析

弦支穹顶结构由于其本身的结构特点,风荷载常常起主要甚至决定性作用.通过时程分析的方法,得到弦支穹顶结构的节点位移风振系数,为弦支穹顶结构实用抗风设计提供参考.     

考虑施工进程的弦支穹顶结构临时支撑体系

针对弦支穹顶结构临时支撑体系的布置位置、布置方式及其刚度等施工参数对施工过程中结构性能的影响,提出了临时支撑系统的评价指标以及具有实际参考价值的施工参数取值范围.采用有限元软件ANSYS,分析关键参数对施工中准结构受力性能的影响,从而得出其取值范围.分析结果表明,临时支撑的布置位置、布置方式及其刚度等参数对施工过程中弦支穹顶结构性能的影响较大,提出的临时支撑施工参数可为结构方案设计和施工调整提供较为科学的依据     

预应力混凝土结构抗震性能若干问题探讨

本文通过对以往的试验数据进行比较,对预应力混凝土结构抗震性能进行较为系统的分析研究,其主要从两个角度来分析：a．预应力混凝土结构与普通钢筋混凝土结构的比较;b．有粘结预应力混凝土结构和无粘结预应力混凝土结构的比较。     

中美抗震规范的钢结构设计水平地震作用

分析了美国NEHRP(2003)结构设计地震作用的计算方法。根据9个算例计算结果的比较,评价了《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)和NEHRP(2003)钢结构设计地震作用计算方法及计算结果的异同。     

板-柱结构抗震性能研究

目的研究板-柱结构的抗震性能,推广其在抗震区应用.方法采用三维实体单元建模,对柱网及柱截面尺寸相同的板-柱结构及框架结构进行pushover分析及非线性时程分析.结果通过pushover分析,得到了结构的基底剪力-顶点侧移关系曲线及能力曲线,构造了弹塑性反应谱并以此求出结构的目标位移,研究了结构的出铰机制,对比了各加载阶段的结构响应;通过非线性时程分析,给出了结构的基底剪力及顶点侧移时程曲线,塑性铰出铰及能量耗散情况,并将不同地震波激励下的结构侧移与pushover分析结果进行了对比.结论设计合理的板-柱结构可用于Ⅱ类场地7度抗震设防区.     

层间隔震框架结构地震反应动力分析

地震给人们带来的生命安全以及财产的损失是不可估量的。想要减少这种损失,需要发展抗震结构的建筑,减地震发生时带来的损失。而层间隔震框架结构就是最新发展起来的一种隔震结构。它和普通的抗震结构比起来减震性能比较好,有着较大的优越性。本文通过建立模型,利用ANSYS建立起普通的抗震结构以及层间隔离结构然后进行动力特性以及地震相应的分析,通过比较了解层间隔震框架结构相对于普通隔震体系的优异性。     

村镇住宅动力特性测试与抗震性能研究

对一典型砖砌体村镇住宅进行静力和动力测试,并对其进行有限元程序分析,两者进行对比,验证了有限元模型的准确性。结合当地的设防烈度,进一步利用有限元程序计算该结构在众值、基本、罕遇地震烈度作用下各砌体墙体的安全系数,判断该建筑的抗震性能。通过对比该建筑在不同砂浆强度下的抗震性能,提出砂浆强度对该类建筑的抗震性能起关键性作用。     

剪力墙抗震能力设计措施有效性的校验与改进

为研究有效的剪力墙抗震能力设计措施,引导其在强震中实现可控的预期破坏模式,通过理论分析指出目前剪力墙能力设计措施存在的问题,通过精细有限元动力时程算例分析,校验了中国规范剪力墙能力调整措施的有效性;提出了改进措施,并进行了算例验证。结果表明,在刚性地基假定下中国2001版抗震规范抗弯能力调整措施使得剪力墙底截面在大震下弯曲延性需求过大、竖向承载力丧失,而底部延性加强区其他部位不易屈服,现行规范采用的抗剪能力措施不能有效避免底部加强区以上楼层剪力墙剪切失效;提出的抗弯和抗剪能力设计措施经算例验证是有效的。     

土—结构力相互作用研究综述（Ⅲ）——考虑SSDI效应的结构抗震设计

讨论了地震动的输入方式对ＳＳＤＩ的影响,概要介绍了近二十年来国内外考虑ＳＳＤＩ的结构抗震设计规范现状及我们取得的最新研究成果。     

用拆除墙段建造的砖砌体结构地震易损性分析

用拆除墙段建造新砌体结构在实现拆除墙段再利用的同时,推进了砌体结构工业化拆除及建造的进一步发展.为研究用拆除墙段建造的砖砌体结构的抗震能力,分析了用拆除墙段建造的砖砌体结构与普通砖砌体结构的异同,以构造柱间距、结构层数和砌体强度为基本参数,选取地震峰值加速度作为地震动强度指标,最大层间位移角作为结构损伤指标,选取了20...     

再生混凝土框架结构抗震性能试验研究

为了研究再生混凝土框架结构的抗震性能,进行了2个1/2.5缩尺的两层两跨再生混凝土框架结构的低周反复荷载试验研究,一个为全再生混凝土框架结构,另一个为一层为普通混凝土、二层为再生混凝土框架结构.在试验基础上,对其承载力、刚度及其退化过程、滞回特性、位移延性、耗能能力、破坏形态与破坏机制等进行了分析.研究表明:2个框架的承载力较为接近,刚度退化规律相同,延性均满足抗震要求,二者破坏机制均为'强柱弱梁'型;再生混凝土框架可用于多层结构或高层结构上部楼层.     

基于增量动力分析的隧洞结构抗震性能评估

近年来随着地震灾害的频繁发生,强震区的地下结构屡屡遭受破坏。长大隧洞作为中国实施西部大开发战略的重要基础工程,其抗震安全问题尤为突出。通过引入增量动力分析（IDA）,结合地震易损性分析方法,提出基于损伤系数指标的隧洞结构抗震性能评估方法。该方法以震后衬砌结构特征部位的损伤系数为性能参数,以地震峰值加速度为强度参数,并建议了适用于隧洞结构抗震安全评价的5级震害划分标准和4级抗震性能水平。针对某隧道工程实例,通过大量非线性动力时程计算,得到了各抗震性能水平下衬砌结构特征部位的地震易损性曲线,进而分析了不同抗震设防水准下衬砌结构发生破坏的概率。结果表明：在8度多遇地震作用下,衬砌结构基本无破坏;在8度设防地震作用下,拱腰处于基本完好状态的概率为87.6%,处于轻微破坏状态的概率为10.72%;在8度罕遇地震作用下,拱腰处于轻微破坏状态的概率为68.7%,处于中等破坏状态的概率为20.8%。在横向和竖向地震动输入下,衬砌结构特征部位的抗震性能由小到大依次为拱腰、拱肩、拱脚、顶拱和仰拱,拱腰、拱肩和拱脚为抗震设计的薄弱部位。该方法较好地考虑了地震动的随机性,可为隧洞结构抗震安全评价提供一种有效思路,研究成果也能为隧洞结构的抗震减震设计提供参考。