空间杆系钢混结构非线性问题的有限元解

本文推导了建立了用于空间杆系结构非线性计算的多结点空间等参杆单元，这一单元利用等参元的概念，结合有限位移的增量理论，引入钢筋混凝土的弹塑性强化材料模型，有效地解决了空间杆系结构的非线性分析计算问题，能更好地处理空间曲杆，在处理单元弹塑性非线性时，采用了以单元内积分法的弹塑性状态，综合描述单元的弹塑性状态的方法，比较计算结果，这一单元计算模型是合理，有效的，能够解决空间杆系结构的非线性计算问题。     

板壳桁组合结构曲线箱梁腹杆系的等效壳厚分析

本文探讨了板壳桁组合结构曲线箱梁腹杆系等效壳厚的计算问题，利用应变能等效的方法对两种形式的腹杆系进行了分析，并给出了等效壳厚的计算公式。     

板锥网架结构的理论分析与试验研究

空间板锥网架结构是一种新型的组合网架结构，它是以一系列板锥代替网架结构中的钢腹杆以形成型式新颖，结构暴露，可集承重与围护为一体结构形式，可以达到一定的建筑效果。本文对这类结构形成进行了讨论，并用有限元法对这类结构进行了线弹性及几何非线性分析，编制了相应的计算程序，同时还进行了模型试验，分析及试验表明，这类结构受力性能良好，制作方便，安装简便，能扩大一些板材在空间结构中的应用范围，值得进一步研究及推     

弹性DEM方法在杆系结构中的应用研究

基于颗粒离散元方法（DEM）,结合杆系结构的特点,提出了一种适于杆系结构问题分析的DEM模型。对颗粒元相应的质量和转动惯量计算公式进行了修正;通过能量等效原理推导了杆系DEM模型分析时弹簧接触刚度系数表达式;将瑞利阻尼引入到DEM方法之中,给出了阻尼常数计算公式并用算例进行了验证。将该方法应用于杆系结构弹性分析,包括静动力与几何非线性大变形问题的空间框架结构和网壳结构等多个算例,计算结果与有限元方法结果吻合良好。DEM方法的特点是将动力分析和几何非线性分析自动包含在运动方程的计算之中,不用组集刚度矩阵,无需迭代求解。杆系DEM模型非常适宜处理杆系结构大变形及动力非线性问题,尤其是在结构进入强非线性之后的模拟分析。     

板片空间结构地震反应的双重非线性时程分析

本文推导了三维桁元，梁元和三角形板壳元（ＤＫＴ元）在Ｕ．Ｌ．描述下的双重非线性切线刚度矩阵，通过对增量形式虚功方程作线性处理来减少计算量，对一个单层板片空间结构进行了地震反应的时程分析，文中着重分析了几何非线性和材料非线性对板片空间结构地震反应的影响，以及水平和竖向地震作用的影响。     

琼洲海峡跨海斜拉桥方案车桥系统耦合振动仿真分析

摘要：针对琼洲海峡跨海超大跨度斜拉桥方案,建立整车-整桥系统耦合振动分析的精细化数值仿真模型。采用空间杆系和板壳混合单元有限元方法,建立斜拉桥的动力分析模型,并计算其空间自振特性。利用多体系统动力学软件SIMPACK建立三维空间车辆精细化模型,充分考虑了各种非线性因素的影响。最后,采用基于多体系统动力学与有限元结合的联合仿真技术,计算列车以不同车速单线行车和双向对开通过该大跨度斜拉桥的空间耦合振动响应,检算该桥是否具有足够的横向、竖向刚度及良好的运营平稳性。计算结果表明：车辆运行安全性可以得到保障,舒适性指标为“优良”;桥梁的具有足够的刚度,振动状态良好。所得结果可供设计参考。     

拉索_网壳结构的动力特性和非线性动力反应

将空间网壳结构与拉索有机结合便形成拉索-网壳结构体系。该体系不但具有美学特征，更可进一步增大跨度。基于泰勒数学展开公式和变分原理，推导了具有二阶精度的空间杆单元几何非线性刚度矩阵；研究了拉索单元非线性问题，得出了其切线刚度矩阵；给出了结构非线性力学响应计算策略等。通过数值计算，分析了结构动力特性和非线性地震动力响应问题。计算结果显示，拉索-网壳结构的自振频率皆明显高于对应的网壳结构，且频谱较为密集，甚至不同序号的自振频率几乎相同，拉索-网壳结构的地震动力响应不但与拉索长度、截面尺寸、预拉力和布置方式有关，还与塔柱高度、截面尺寸等有关。     

组合结构的杆系化计算

本文利用余能等效原理，特板壳连续体转化成空间杆系计算模型，这样就克服了板壳单元体在形函数的选择及连接条件上所遇到的困难，从而可以利用空间刚架程序来计算板，壳及其组合结构。通过算例，证明了该方法的有效性。     

板片空间结构在高层建筑中的应用研究：板片空间结构体系研究论文之五

结构自重和地震力是高层建筑的主要荷载形式，而自重又是决定高耸建筑物地震荷载的重要因素，故减小结构自重是提高结构抗震能力的关键。板片空间结构体系是一种“轻质、高温”结构体系，非常适合高层建筑采用。本文以详实的实例对板片结构的高层建筑与传统的高层建筑在减轻自重、提高抗震能力方面作了对比，说明了板片结构高层建筑具有很大的优越性及发展前途。     

城市桥梁大行程同步顶升支撑系统空间仿真非线性分析

为了研究城市桥梁大行程同步顶升在特定的边界条件下支撑体系的真实力学行为,对钢管支撑实体空间计算应力结果和杆系结构计算进行数值模拟对比分析,从顶升支撑结构体系仿真计算方法角度出发,开展了钢支撑、承台和人工挖孔桩三者共同构成顶升支撑体系的空间仿真计算方法研究。研究表明：传统的顶升支撑结构体系计算方法基于弹性地基梁假定,计算精度不高,不能反映支撑系统的空间力学状态。本文针对顶升支撑体系整体采用ABAUQS空间仿真计算,考虑了结构的非线性特点,计算收敛良好;并与“m”法计算进行对比分析,验证了钢支撑、承台、人工挖孔桩顶升底盘结构体系空间计算的精确性。     

三维退化壳条分析钢筋混凝土板壳

将三维退化壳条应用到板壳结构的非线性分析,几何非线性是通过VonKármán假定考虑的。将钢筋混凝土结构的材料非线性特性应用于壳条,该壳条可以用来分析变厚度、任意配筋的钢筋混凝土板壳几何和材料非线性。利用“拟刚度矩阵法”,消除了有限条法在非线性分析时刚度矩阵与级数项的耦合,大大简化了有限条在处理非线性问题时的数值计算。两个算例的结果验证这种理论方法的有效性和精度。     

杂交空间结构形状确定问题的探讨

张弦梁结构、弦支穹顶结构为两类典型的杂交空间结构,适用于大跨度的屋盖结构如航站楼、会展中心、体育场馆等。该文提出了上部结构为自由曲面网格结构的张弦体系或弦支体系等一般大跨度杂交空间结构的形状确定问题,并在以往解析分析的基础上提出了数值分析的算法和计算例题。在此基础上编制了相应程序,结合实际工程给出了计算分析例题。该文的工作可供工程设计人员和有关学者参考。     

板锥网壳结构的静力有限元分析

板锥网壳结构是一种受力性能合理,技术经济效益良好的新型空间结构形式。本文采用组合结构有限元法对板锥网壳结构进行了线弹性静力分析,分别考虑了三种计算力学模型,着重研究了具有内节点的三角形板单元及复合材料层合板单元,编制了板锥网壳结构的专用计算程序。     

钢管砼组合网架非线性分析

本文通过非线性分析，探讨钢管砼组合空间网架结构的非线性力学性能和破坏机理，根据钢管砼组合材料的本构关系，采用数值积分法编制计算程序，对组合网架杆作出了Ｐ－△曲线，并在总结有关文献研究成果的基础上，提出适合钢管砼组合网架非线性分析的杆系力学模型，利用组合网架线优化设计的结果，采用增量变刚度法，作结构整体的非线性分析，通过不同类型组合网架的算例分析，对组合网架极限状态和破坏机理有初步了解。     

大跨度公铁两用斜拉桥车桥动力分析

以某公铁两用斜拉桥为研究对象，借助空间杆系有限元方法，用等效格子梁来模拟公路与铁路正交异性板钢桥面，建立了公铁两用斜拉桥的动力分析模型；分别用自编的桥梁动力分析程序BDAP及通用软件SAP93计算了该斜拉桥的空间自振特性，两者取得较好的一致。最后，采用所建立的桥梁动力分析模型。对其在高速ICE列车作用下的车桥空间耦合振动进行了计算与分析。     

板锥网壳结构的动力分析

板锥网壳结构是一种受力性能合理，技术经济效益良好的新型空间结构形式。首先采用子空间迭代法对板锥网壳结构的自振特性及其影响因素进行了系统分析研究，并与普通双层网壳结构进行比较，然后分别采用振型分解反应谱法和时程分析法对板锥网壳结构进行了地震响应分析，得出了可应用于工程实践的重要结论。     

混凝土结构抗震非线性分析模型、方法及算例

结构在大震作用下会进入非线性并产生损伤,准确预测地震荷载下钢筋混凝土结构的非线性行为,对评估混凝土结构的抗震安全性具有重要意义。清华大学土木工程系近年来开发的适用于钢筋混凝土杆系结构的纤维模型THUFIBER程序,适用于预应力混凝土杆系结构的纤维模型NAT-PPC程序,以及适用于剪力墙结构的分层壳墙元模型的非线性分析程序。这些程序可以直接将构件的非线性节点力(轴力、剪力和弯矩)、节点变形(平动和转动)和材料的非线性应力-应变行为联系起来,可以模拟各种复杂受力构件的滞回行为和轴力-双向弯曲-剪切耦合行为,借助通用有限元程序方便的前后处理功能和非线性计算功能,该程序可以准确模拟地震作用下结构的三维非线性地震响应,也可模拟爆炸、倒塌等极端非线性行为,通过一系列的数值分析与试验结果的对比和工程应用算例,说明所研发程序的精度和计算能力。     

空间杆系穹顶结构的几个计算问题

本文对空间杆系穹顶结构的静力、稳定和动力计算进行了研究,并提出了一套统一的计算公式和用矩阵方法进行求解。文中还对这种结构的极限平衡计算和风应力计算进行了探讨。用本文方法求得的结果与试验较为一致。     

基于有限单元柔度法和刚度法的非线性梁柱单元比较研究

分别基于有限单元柔度法和有限单元刚度法理论,采用纤维模型梁柱单元编制了钢筋混凝土杆系结构非弹性分析程序。基于柔度法的梁柱单元模型的特点在于以单元截面力插值函数作为出发点,在不考虑几何非线性的前提下,总能保证单元内部截面力场分布满足平衡条件。通过构造的数值算例及钢筋混凝土双向弯曲柱反复加载试验结果与两种方法模拟分析结果的对比,对柔度法与刚度法的分析效果进行了比较研究,并对纤维模型梁柱单元解决空间杆系结构非弹性分析的有效性进行了验证。结果表明:对于结构处于强非线性阶段,尤其是对于处理下降段(软化)问题,基于柔度法的梁柱单元无论从计算效率还是计算效果上都明显优于基于刚度法的梁柱单元;纤维模型梁柱单元是目前处理空间杆系双向弯曲与变轴力耦合问题最为实用有效的单元分析模型。     

板片空间结构体系在桥梁结构中的应用：板片空间结构体系研究论文之四

本文首先简要介绍了板片空间结构体系桥梁的结构特征、应用背景，然后结合工程实例对采用不同结构体系的两种典型桥梁进行了结构静、动力分析及经济分析，并进行了足尺模型试验研究。