异形曲面单层网壳系统采光顶汇交点设计

在对异形曲面单层网壳形式进行分析的基础上,针对冬季花园工程采光顶结构与玻璃的汇交点,采用了钢汇交节点与矩形杆件相连组成网壳曲面系统的连接方式;汇交节点的强度、刚度、变形均能满足工程和使用要求。     

深圳湾体育中心钢结构关键节点设计

由于整体结构的复杂性,深圳湾体育中心钢结构的节点类型多达十几种,如网壳节点、网壳落地节点、树形柱柱脚节点、树形柱分叉节点、树形柱分枝与网壳连接节点等,其中树形柱分叉处的弯管节点更是工程的独创。对于一些关键节点,由于汇交杆件较多,构件之间的空间关系复杂,节点受力较大,导致节点设计难度很大。介绍了结构中的主要节点类型,讨论了节点设计的强度和刚度准则;采用壳体和实体单元,对结构中的关键和复杂节点进行了三维有限元分析,基于参数化模型,对节点的构造设计和传力模式进行了研究和优化。     

应用于单层网壳结构动力响应精细化模拟的杆件计算模型

在动力荷载作用下单层网壳结构杆件受力和结构承载力处于动态变化中,因此要得到准确的结构实时动力响应,必须建立能够模拟杆件实时受力性能的杆件计算模型.根据单层网壳结构杆件的受力特点,总结出受压杆件的两种失稳类型.引入国际标准化组织推荐的空间受力圆钢管失稳判别准则,采用3节点塑性铰单元和Marshall模型分别模拟受压杆件失...     

世博轴阳光谷单层网壳钢节点承载性能研究

上海世博会世博轴阳光谷屋顶为单层网壳结构,其节点一般由6根杆件汇交于一点,空间受力非常复杂.对阳光谷典型节点的承载力进行了有限元数值模拟,并进行了足尺模型试验,将试验结果与有限元分析值进行对比,验证了有限元分析的正确性,并以此推断整个节点的受力状态.研究表明,有限元数值模拟的承载力分析值均小于试验值,可以作为节点实际承载力的下限.而螺栓对接节点由于构造和加工等原因,实际承载力低于设计荷载.     

腾讯滨海大厦汇交过渡节点设计

腾讯滨海大厦通过桁架实现了大跨度多道连接体。与此同时,桁架在汇交节点上连接的杆件数目较多,节点受力及构造非常复杂,初步设计阶段,汇交节点采用铸钢节点。后对铸钢节点进行了优化,采用钢骨混凝土柱过渡至钢管混凝土柱的汇交过渡节点。通过采取相应的构造措施,汇交过渡节点可以良好实现钢板、钢筋、混凝土的连续性,受力传递可靠。和铸钢节点相比,汇交过渡节点还能极大地减轻节点重量,降低制作、安装成本,缩短工期。此外,采用ABAQUS及ANSYS软件对汇交过渡节点进行有限元受力分析,计算结果表明,节点设计能满足既定性能目标及"强节点、弱构件"的要求。     

世博轴阳光谷复杂构件制作精度测评方法的研究

上海世博轴阳光谷结构采用矩形杆件多杆汇交节点组成的钢网壳，传统的检测方法无法在整体上对一个空间复杂构件进行精度判断。为确保空间三维众多杆件的制度精度，世博轴阳光谷工程采用了对于其复杂节点制作精度测评的新思路。     

基于杆件构形刚度参数均匀化的单层网壳稳定性能优化

为实现网壳各节点抵抗荷载能力的均匀分布,提升结构稳定承载力,基于网壳结构受力特点,引入了单层网壳结构的杆件构形刚度参数。以结构杆件构形刚度均匀化为目标,将网壳杆件截面尺寸作为优化变量,采用惯性权重改进后的粒子群算法对网壳的杆件截面进行优化配置。优化结果表明,构形刚度方差能较为准确地反映结构的杆件构形刚度均匀程度。通过粒子群算法优化后求得的杆件配置可以使网壳结构接近于等稳定性,最大程度地提升结构的稳定极限承载力。     

铝合金板式节点网壳杆件壳体平面内计算长度分析

为获得铝合金板式节点网壳杆件的平面内计算长度,对5根网壳杆件进行轴心受压稳定承载性能试验。采用ABAQUS中的实体单元建立试件的有限元模型,通过反弯点法得出了杆件的计算长度。研究结果表明,铝合金板式节点的半刚性构造使得网壳杆件的平面内计算长度与其净长度有关。基于ANSYS软件平台,采用非线性弹簧单元COMBIN39建立了考虑铝合金板式节点半刚性的网壳模型。通过对不同荷载模式下网壳一阶屈曲荷载及杆件临界荷载的对比,发现压杆周围杆件受压时的刚度退化对其约束的削弱作用可使其计算长度系数放大约33%,因此杆件的受压刚度退化在稳定分析中不可忽略。通过对杆端约束刚度的推导和弹性稳定微分方程的求解,得到了考虑铝合金板式节点半刚性和周围杆件约束的网壳杆件平面内计算长度系数,并制成了供设计使用的计算用表,可为铝合金板式节点网壳杆件的设计提供依据。     

上海科技馆单层网壳结构节点受力分析

采用ANSYS有限元分析程序对上海科技馆单层网壳结构典型节点进行了分析 ,通过对节点上的连接杆件、节点板、螺栓的受力分析 ,得出一些有意义的结论     

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.     

随机初始缺陷对单层球面网壳承载力的影响研究

单层球面网壳属缺陷敏感型结构。为研究杆件初弯曲、节点偏差及二者耦合作用对单层球面网壳整体稳定承载力的影响,首先推导了实现杆件初弯曲的相关算式,并阐述了其有限元实现方法;然后采用3种建模方法,分别研究了随机杆件初弯曲、随机节点偏差及二者耦合作用对网壳稳定承载力的影响程度。计算结果表明:随机杆件初弯曲对网壳的稳定承载力有显著影响,与理想网壳相比,当δ=l/1 000(l为杆件长度)时,极限荷载平均下降了约16.3%,且服从正态分布;随机节点偏差越大,网壳的极限荷载越小,离散性越大;杆件初弯曲与节点偏差耦合作用对网壳稳定承载力影响显著,对于所考虑的最大初弯曲幅值与节点偏差,极限荷载下降了17.8%~27.2%;权衡精度与计算量,研究具有杆件初弯曲网壳的稳定承载力时,宜采用8~10根等代直梁等代每根初弯曲杆件。     

单层柱面网壳失稳区域预测及稳定承载力优化

网壳结构的极限承载力往往由其稳定性能所决定.从杆系结构在失稳前的受力状态分析出发，构建了以杆件的拉压刚度和杆件与节点切平面夹角乘积之和的网壳杆件构形刚度参数.通过对两个不同矢跨比柱面网壳的分析表明，考虑初始几何缺陷后，柱面网壳结构的失稳点发生在杆件构形刚度参数最小的区域；加强杆件构形刚度参数最小区域的杆件截面可以快速提高网壳的稳定承载力，且用钢量较为经济.所构建的柱面网壳杆件构形刚度参数以及衡量稳定加强效果的指标可以较好地预测失稳区域以及指导柱面网壳结构稳定承载力的优化设计.     

空间钢网壳大型铸钢节点结构实体试验研究

通过重庆奥林匹克中心体育场钢网壳罩棚大型铸钢节点足尺模型整体受力试验，得到铸钢节点及汇交杆件的应力大小测试值；通过理论分析及空间仿真计算，得到测点位置的应力分析值。将试验结果和有限元分析值对比分析，全方位了解铸钢节点的应力大小及分布情况；评价钢网壳节点的强度是否满足设计要求；对钢网壳节点的设计和施工工艺提出建议。     

某锥形穹顶半刚接单层网壳分析与设计

以某图书馆的锥形穹顶单层网壳为研究对象,分析其受力变形性能和整体稳定性能.对比研究了不同截面方案和节点假定对网壳构件承载力、屈曲特性和极限承载力的影响.采用多尺度有限元分析方法,真实模拟节点性能,与节点刚接、铰接模型的计算结果进行了对比.结果表明:采用钢管非加劲相贯焊连接的单层网壳为典型的半刚接网壳,合理的杆件截面设计可使其整体稳定性能接近于节点刚接模型;节点铰接会改变单层网壳的屈曲形态,使结构整体协同性能严重弱化或丧失;多尺度有限元分析方法是判别节点刚度和承载力的有效方法,可真实反映节点性能对整体结构性能的影响.     

基于Grasshopper平台的铝合金板式节点网壳深化设计系统及其关键算法

为提升铝合金板式节点网壳深化放样的效率,建立了用于描述铝合金板式节点网壳结构中网格划分、杆端构造、杆件形状、节点板形状的数据结构,提出了网壳关键几何参数、节点板形状参数和杆件形状参数的关键算法。该算法适用强,可用于常规曲率变化平缓的自由曲面网壳。采用该算法开发了基于Rhino与Grasshopper平台的铝合金板式节点网壳深化设计系统,该系统可根据铝合金网壳结构的杆件轴线、杆件截面信息、杆端构造等输入数据,计算得到杆件及节点板的尺寸参数,具有极高的运行效率,可快速生成结构所有零部件的加工图和三维实体模型。通过设计算例展示了该系统的工作流程和模型效果,并使用该系统进行典型工程算例设计。与传统的网壳深化设计方法相比,该系统可显著提升板式节点网壳深化设计的效率。     

某大学体育馆钢结构设计

某大学体育馆钢结构屋盖采用空间管桁架-双层网壳复合结构体系。基于该馆的建筑造型、结构受力性能、经济性指标等因素进行结构选型分析;结合下部混凝土结构,介绍空间管桁架-双层网壳复合结构的设计分析过程、结构受力特点、杆件及节点设计等。整个设计过程和设计方法及节点构造可供同类工程参考。     

杆件初弯曲对半刚接单层柱面网壳稳定承载力的影响研究

为了系统地研究杆件初弯曲对半刚接单层柱面网壳稳定承载力的影响,对5种矢跨比的半刚接网壳进行了双重非线性全过程分析。首先阐述了焊接球节点刚度及随机杆件初弯曲的确定方法,然后深入研究了杆件初弯曲对5种矢跨比的半刚接网壳稳定承载力的影响程度,最后探讨了具有杆件弯曲的半刚接网壳的破坏过程。研究结果表明,杆件初弯曲对半刚接网壳稳定承载力的影响程度与网壳矢跨比和初弯曲分布形式有关。如杆件初弯曲对矢跨比为1/3、1/4半刚接网壳的影响甚微,对矢跨比为1/5半刚接网壳的影响较为明显。矢跨比为1/6半刚接网壳的承载能力对个别杆件的弯曲形式较为敏感,而对某些杆件的初弯曲形式不敏感;随着矢跨比的减小,具有杆件初弯曲的半刚接网壳的极限荷载的离散性先增大后减小;网壳达到极限状态之后,失稳区域的竖向位移、杆件的弯曲应力和节点的转角迅速增大,网壳的受力状态转变为弯曲应力状态,当失稳区域的位移较大时,会引起该区域部分杆件丧失稳定,最终导致网壳发生整体失稳。     

杆件随机初弯曲对半刚性连接单层网壳稳定承载能力影响研究北大核心CSCD

单层网壳结构是一种缺陷敏感型结构,其稳定承载能力受节点刚度和杆件初弯曲的影响较大.为更有效地研究节点半刚性和杆件随机初弯曲对网壳稳定承载能力的影响,引入双单元法实现了对网壳节点半刚度特性的模拟,运用了一种同时考虑节点刚度和杆件初弯曲的数值方法,分析了节点刚度、杆件初弯曲大小和方向的随机性对网壳屈曲承载能力的影响.深入研究了屈曲荷载系数的概率分布,得到其概率分布规律,拟合了关于网壳屈曲荷载系数的对数均值和对数标准差随节点刚度系数变化的折减系数公式.据此可高效简便地推导出网壳屈曲荷载系数的置信区间,从而得到网壳的极限屈曲荷载,为单层网壳结构的稳定承载能力分析提供了一种准确实用的分析方法.     

随机节点位置安装偏差与杆件偏心对单层球面网壳承载力的影响研究

单层球面网壳属于缺陷敏感性结构,其稳定承载能力受各种缺陷影响。为量化节点位置安装偏差缺陷、杆件对节点的偏心缺陷及其二者耦合作用对网壳稳定承载力的影响程度,对1 000个随机产生的K6型单层球面网壳展开深入研究。首先提出了能够考虑随机节点安装偏差、随机杆件偏心的力学模型,然后阐述了两种随机缺陷在数值计算中的实现方法,最后获得了不同大小的节点安装偏差、杆件偏心距对单层网壳稳定承载力的影响程度与规律。计算结果表明:节点安装偏差对网壳极限荷载的影响更为显著,杆件偏心对极限荷载的影响相对较小;当节点安装偏差较小时,杆件偏心对网壳极限荷载的影响更为显著;节点安装偏差相同时,杆件偏心越大,网壳极限荷载越小。当最大节点安装偏差R₁=2 cm、最大杆件偏心R₂=10 mm时,缺陷网壳的极限荷载较理想网壳平均下降了10. 94%;当R₁=4 cm、R₂=10 mm时,极限荷载平均下降了16. 43%。     

节点刚度对凯威特型单层球面网壳内力的影响

节点刚度是影响单层球面网壳内力的重要因素之一。采用空间梁单元有限元法,对凯威特型单层球面网壳进行杆件内力计算分析,引入α系数模拟球节点的刚性反应,得出了单层球面网壳由刚性连接到趋于柔性连接整个过程的内力变化规律;同时,针对不同的矢高、荷载,研究其对单层球面网壳杆件内力的影响,可为单层球面网壳的优化设计提供一定的参考。