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     

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.     

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。     

杭州国际博览中心单层球面网壳结构稳定性分析

杭州国际博览中心城市客厅部分采用了单层球面网壳结构形式.该球壳跨度较大,且由于建筑需要局部开有两个洞口,体型较为复杂.运用MIDAS有限元分析软件,考虑两种荷载工况对该单层球面网壳结构进行了整体稳定性分析.首先对该结构进行了两种工况下的特征值屈曲分析,预测结构的理论屈曲强度;然后根据球壳的屈曲模态,采用一致缺陷法,对结构体系进行了几何非线性屈曲分析,并对比分析了不同的球壳初始缺陷对结构整体稳定性的影响.研究结果表明:该球壳结构对初始缺陷较为敏感,初始缺陷的存在会明显降低结构体系的稳定性,且缺陷越大其稳定临界荷载系数越小;不同的荷载工况,球壳的临界失稳条件也不相同,临界荷载系数差别也较为明显.     

单层网壳静力稳定性研究

以K6型单层球面网壳为研究对象,基于非线性有限元理论,研究考虑结构初始几何缺陷、材料非线性以及几何非线性对该网壳结构静力整体稳定性的影响,论述了两类稳定性问题,线性屈曲分析计算得到临界荷载以及屈曲模态,非线性屈曲分析方法为弧长法,分析得到网壳结构的荷载-位移全过程曲线,具有工程实际意义。     

某大跨度钢桁架结构的选型与屈曲分析

以某跨度110m的输送压缩空气管道工程为背景,进行了大跨度钢桁架结构的杆件截面、空间几何形状、支座形式等结构要素的选型,论述了采用四边形立体方管钢桁架结构能够较好地满足设计要求。对结构进行了线性屈曲分析和考虑初始缺陷的几何非线性屈曲分析,结果表明:本工程四边形立体管桁架结构的整体稳定性能良好,增大桁架结构的宽高比、提高支座的约束刚度以及增加横截面的抗扭转能力均能够提高结构的线性屈曲因子;钢桁架结构发生非线性屈曲时的临界荷载相对于线性屈曲有较大幅度的降低。     

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.     

北京新机场航站楼C3和C5型柱体系整体稳定分析

北京新机场航站楼C型柱曲面形状复杂,双向刚度不对称,整体稳定是其设计与分析中的关键问题之一。对C3和C5型柱进行了特征值屈曲分析;考虑初始缺陷影响、几何与材料非线性对C3和C5型柱进行了非线性屈曲分析,考察了C型柱的整体稳定性,研究了初始缺陷分布形式与缺陷幅值对C型柱整体稳定性的影响。分析结果表明:C3和C5型柱的前100阶特征值屈曲模态均为局部屈曲;C3和C5型柱达到临界荷载后不会因为局部杆件失稳而突然丧失承载能力,具有良好的整体稳定性;在各自以第1~3阶自振振型分别作为初始缺陷分布形式时,C3和C5型柱的临界荷载系数与无初始缺陷柱相比分别最大下降8.8%和9.7%,C型柱对初始缺陷的施加不敏感;在不同振型作为初始缺陷分布形式的情况下,各荷载-位移曲线重合度较高,C型柱对初始缺陷分布形式的变化不敏感;C3和C5型柱对初始缺陷的幅值在L/1 000~L/300(L为柱高)间变化同样不敏感。建议在C型柱整体稳定分析中,初始缺陷幅值取L/300。     

钻石体折板式网格结构稳定性分析

某研究机构科研楼采用折板式网格与网架组合而成的空间结构,外形类似钻石体。该结构从中部开始往下内收,仅底部周边有柱脚支承,内部无支撑,约束较少,空间关系复杂,整体稳定性问题突出。利用ANSYS软件进行特征值屈曲分析,确定结构的初始几何缺陷分布,进而进行结构的非线性屈曲分析;研究了节点刚度、结构关键部位对整体稳定性能的影响;通过特征值屈曲分析反算了结构主要杆件的计算长度系数。分析结果表明:该钻石体折板式网格结构为对初始缺陷不敏感结构;在D+L工况下,考虑几何、材料双重非线性时,结构的临界荷载系数约为2.45,满足规程要求;节点的刚度对结构的稳定性影响较小;关键部位失效后,也不会发生结构的整体倒塌,证明了折板式网格是一种稳定性较好的空间结构形式。     

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。     

天津慈海桥摩天轮结构的稳定性分析

对摩天轮进行稳定性分析是为了保证摩天轮在正常运营及极限状态时都不会因失稳而破坏。稳定性分析包括轮盘稳定性和整体稳定性分析。计算内容包括静力计算、线性屈曲分析以及考虑初始缺陷的几何非线性稳定性计算。利用ANSYS软件计算了摩天轮结构的稳定性,结果表明,结构的稳定性满足规范要求。     

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.     

基于SAP 2000的单层网壳屈曲分析

采用SAP2000有限元分析软件,对比分析以初始应力为0和以恒载非线性分析作为初始条件的单层网壳屈曲分析,结果发现,两种状态下单层网壳屈曲模态基本相同,均为局部失稳。以恒荷载非线性分析为初始条件的单层网壳屈曲临界荷载低于初始应力为0状态下单层网壳的屈曲临界荷载,说明初始缺陷对单层网壳的稳定性能有一定影响。     

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...     

高烈度区减隔震技术对高层钢结构抗震性能影响研究

本文结合某高层建筑项目,对比研究防屈曲支撑结构和铅芯橡胶层间隔震支座在高烈度地区钢结构建筑中的应用。经研究发现,在多遇地震和罕见地震作用下,采用防屈曲支撑结构和铅芯橡胶层间隔震支座能够降低地震作用对主体结构剪力、顶层加速度和结构位移的影响,提高主体结构安全性和稳定性。     

施工偏差随机分布对弦支穹顶结构整体稳定性影响的研究

基于概率理论,提出了适合于具有初始几何缺陷的弦支穹顶结构整体稳定性分析的施工偏差概率法,根据施工现场的误差分布特点,引入初始几何缺陷的随机分布形式,通过计算随机有限元模型,得到稳定系数样本值,并经过统计分析最终获得了具有一定可靠性的非线性整体稳定系数。以跨度93m、矢跨比1/12的优化后的弦支穹顶结构为算例,进行了考虑初始几何缺陷的非线性稳定性分析,与传统的特征值屈曲模态法和无初始几何缺陷的结果进行了对比分析,分析表明施工偏差概率法能够充分展现初始几何缺陷对弦支穹顶结构稳定性的影响,其计算稳定承载力比传统的特征值屈曲模态法低30%左右。通过对比分析,对初始几何缺陷最大值采用1.645倍的施工偏差控制限值,初始几何缺陷形状和大小更加合理,稳定分析结果偏于安全。施工偏差概率法在2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构整体稳定分析中得到了良好的应用,验证了该方法的适用性。     

大跨度铁路钢桁梁柔性拱桥非线性稳定性研究

为了探究大跨度铁路钢桁梁柔性拱桥在施工和运营过程中结构非线性稳定性的变化和影响因素,以某双主跨2×360 m钢桁梁拱桥为研究对象,分别采用有限元软件MIDAS和ANSYS计算大桥施工和运营阶段稳定安全系数并获取结构的失稳形态。分析了几何和材料非线性因素对结构稳定性的影响,并探讨了初始缺陷和横向风荷载与结构非线性稳定的关系。研究表明:桥梁ANSYS模型和MIDAS模型的线弹性稳定分析结果基本一致,安全系数较高,且运营阶段结构的失稳形式均为拱肋整体面外失稳;结构非线性稳定性受材料非线性影响显著,而受几何非线性影响较小;通过一致缺陷模态法在结构上施加初始缺陷对结构非线性稳定影响较大,而截面几何偏位法影响较小;运营阶段桥梁在正常风荷载下能较好地保持稳定性。     

首都国际机场T3航站楼交通中心钢结构体系稳定分析

以首都国际机场交通运输中心(GTC)大跨箱型钢拱结构为工程背景,以单拱、组拱和整体屋盖钢拱结构为研究对象,采用非线性有限元法分析结构失稳问题。在多种不利荷载组合作用下,研究对应于GTC钢结构体系的理想结构整体稳定性能并得出结构特征屈曲系数的基础上,考虑几何非线性、材料非线性,按最不利原则施加初始几何缺陷,计算结构的非线性稳定屈曲系数,获得相应的折减系数,并讨论了双重非线性对结构整体稳定的影响。同时,数值分析了主拱拱脚处腹板的局部稳定问题,结果说明,在拱脚处需合理设置加劲肋板来避免腹板局部失稳。     

对称双圆弧柱壳的非线性屈曲

对于潜艇艇体耐压壳结构,屈曲特性在设计中被广泛关注。针对一种新型潜艇耐压艇体结构-对称双圆弧环肋柱壳,推导了相应的弹塑性失稳系数。采用非线性大挠度理论,给出了静水压力作用下含初始缺陷的对称双圆弧环肋柱壳大挠度弹塑性屈曲临界压力计算式。讨论了开口角、周向相当波数和初始几何缺陷对临界压力的影响。计算结果表明,开口角对结构弹塑性屈曲的临界压力影响很小,而周向相当波数是影响临界压力的主要因素。     

沈北新区球形雕塑单层网壳稳定分析

网壳结构的稳定性是单层网壳结构设计中的关键问题.屈曲分析主要用于研究结构在特定载荷下的稳定性以及确定结构失稳的临界载荷,屈曲分析包括:线性屈曲和非线性屈曲分析.线弹性失稳分析又称特征值屈曲分析.本工程利用有限元软件Midas Gen对结构进行了非线性屈曲分析.本文将用Midas Gen对单层球壳屈曲分析过程进行介绍.现以直径为80m、矢高为68m的单层短程线型球为例进行介绍.(球面网壳结构是大跨度空间结构最典型的结构形式之一.网壳结构的稳定性是单层网壳结构设计中的关键问题.)