拉索预应力双层柱面网壳结构非线性分析

提出一种新型的拉索预应力网壳的布索形式,即用高强钢索代替网壳沿短跨方向的下弦所有杆件,每段索施加不同的预应力。对一拉索预应力双层柱面网壳模型,利用有限元计算软件ANSYS进行非线性分析,得出该结构的内力、位移分布特点及规律,为实际工程设计提供必要参数。     

张悬网壳技术

张悬网壳结构是由单层同壳，圆周和放射方向的拉索及连接拉索和网壳之间的支杆组成（图1）。圆周和放射方向拉索来源于张力组合体系。开发者的意图之一是，用放射拉索平衡网壳的推力从而减小甚至抵消网壳的圆周杆件的内力（可是，圆周杆件未被去掉）。其意图之二是，以拉索补强单层网壳提高失稳破坏荷重。由于拉索的采用需要在结构内加预应力。网壳可视为‘刚’结构，单层网壳结构存在着失稳破坏问题。拉索结构可视为‘柔’结构，变位较大。张悬网壳结构以拉索补强单层网壳结构从而自成一体。目前，张悬网壳的建筑实例均属中小型体育馆（跨…     

单层叉简网壳的预应力研究

对拉索预应力单层叉筒网壳的非线性分析方法进行了深入的研究,采用有初始应变的拉索单元来引入预应力,可方便地进行预应力结构的非线性分析,拉索单元始终包含在结构模型中,分析准确而高效.本文提出了初始应变分析法与预应力结构的张拉锚固和使用各阶段的对应关系,即将预应力张拉锚固施工作为非线性分析的第一增量步处理,从而实现了连续的非线性分析.应用初始应变分析法,探讨了设置于支座间的预应力拉索和辐射状预应力拉索对单层叉筒网壳结构的作用.     

拉索网壳结构优化设计的快速方法

探讨了以预应力和截面尺寸为设计变量的拉索网壳结构优化设计问题.建立了拉索网壳结构提高承载力的线性规划模型,提出了拉索网壳结构优化设计的序列线性规划法,优化方法采用单纯型法和准则法.算例表明该方法具有较好的计算效率和收敛性.     

基于改进应变能法的无环索弦支穹顶拉索重要性评价（英文）

基于上部网壳总应变能变化量峰值和上部网壳杆件应变能变化率标准差提出一种改进应变能法,用于评价无环索弦支穹顶不同部位的拉索重要性。改进应变能法采用上部网壳总应变能变化量峰值作为主要评价指标,其目的是表征断索后上部网壳的最不利状态且避免断索导致的下部预应力索杆体系应变能损失对以结构总应变能为指标的评价结论的干扰。改进应变能法采用上部网壳杆件应变能变化率标准差作为辅助评价指标的目的是考虑上部网壳不同部位应变能变化的分布情况。以含有三层无环索预应力索杆体系的直径100 m的无环索弦支穹顶为例。首先,建立结构有限元分析模型,通过施加预应力和外荷载得到无环索弦支穹顶的荷载态。然后,基于荷载态采用杆件瞬时移除技术完成断索模拟,采用中心差分积分模式的修正拉格朗日列式增量解法求解断后无环索弦支穹顶的杆件内力时程和节点位移时程。同时,基于杆件内力时程和节点位移时程,求得上部网壳每根杆件的应变能时程。最后,在此基础上,求得上部网壳总应变能时程和上部网壳杆件应变能变化率标准差。如果某部位断索后发生了结构连续倒塌,则该位置拉索的重要性排在首位或并列排在首位;如果未发生结构连续倒塌,则根据不同部位断索后的上部网壳总应变能变化量峰值和上部网壳杆件应变能变化率标准差为指标评价不同部位拉索的重要性。比较上部网壳总应变能变化量峰值,当断索后上部网壳总应变能变化量峰值越大,则该部位的拉索重要性越高;当上部网壳总应变能变化量峰值较为接近时,应补充比较上部网壳杆件应变能变化率标准差:上部网壳杆件应变能变化率标准差越大,拉索重要性越高。结果显示:无环索弦支穹顶的所有拉索预应力乘以相同倍数后以及所有拉索的截面面积乘以相同倍数后,采用以结构总应变能作为评价指标的拉索重要性评价结论会随预应力倍数和截面面积倍数的变化发生明显变化。这种现象的主要原因是下部预应力索杆体系应变能下降而上部单层网壳应变能上升,导致结构总应变能变化规律复杂。基于改进应变能法,采用上部网壳总应变能变化量峰值和上部网壳杆件应变能变化率标准差作为评价指标,则拉索重要性评价结论不随预应力倍数、截面面积倍数和上部网壳形式的变化而变化,避免了下部预应力索杆体系应变能下降带来的干扰,且可以有效区分不同部位的拉索重要性。研究表明:基于结构总应变能指标的拉索重要性评价方法不适用于无环索弦支穹顶,提出的改进应变能法可以有效评价无环索弦支穹顶不同部位拉索的重要性。基于改进应变能法分析发现:最外层预应力索杆体系中索力较大,断索的不对称变形导致不同部位拉索的重要性略有区别,拉索的中间段的重要性略小于其余各段;其余各层的索力远小于最外层,不同部位拉索的重要性没有明显区别。不同层预应力索杆体系之间,最外层的拉索重要性最高,向内依次降低。分析中还发现,断索部位附近的网壳杆件应变能变化较为明显,而距离断索部位较远的网壳杆件受到的影响很小;断索仅对无环索弦支穹顶的局部有影响,对结构主体的影响不大。     

预应力钢网壳的某些静力性能研究

在网壳结构下部用预应力钢索施加与外荷载作用下方向相反的力，对改善网壳结构的受力状态，提高结构承载能力，增强结构的整体刚度、节约钢材、降低造价等有利，本文进行了预应力短程线型钢网壳计算理论的研究，给出了预应力索单元的刚度矩陈，编制了空间杆系有限无理论的预应力网壳五阶段全过程设计的静力分析程序，结合已完工的攀枝花体育馆屋盖网壳结构的工程实例，探讨了短程线型钢网壳的自重、拉索预应力和设计荷载作用下结构的内力及位移的分布规律、索力的优选、预应力损失以及支座约束变化对网壳内力和位移的影响，还对比了风壳在不同预应力张拉顺序及有无预应力时的计算结果。     

某体育馆预应力网壳结构非线性分析

大型空间网壳结构设置预应力拉索的目的是减小支座处的水平推力,改善网壳的受力状态,提高网壳结构体系的整体刚度,以提高网壳的承载能力和稳定性.预应力设计是这类结构的关键技术之一.以ANSYS有限元软件为分析平台,详细介绍某体育馆工程有限元分析中探索出的强制性几何非线性分析方法和预应力的调整方法,并提出预应力的调整原则.该方法可为网壳结构预应力设计提供参考.     

某体育馆预应力网壳结构非线性分析

大型空间网壳结构设置预应力拉索的目的是减小支座处的水平推力,改善网壳的受力状态,提高网壳结构体系的整体刚度,以提高网壳的承载能力和稳定性。预应力设计是这类结构的关键技术之一。以ANSYS有限元软件为分析平台,详细介绍某体育馆工程有限元分析中探索出的强制性几何非线性分析方法和预应力的调整方法,并提出预应力的调整原则。该方法可为网壳结构预应力设计提供参考。     

弦弓式预应力柱面网壳结构风洞试验及风致效应研究

弦弓式预应力柱面网壳结构是一种新颖的结构形式,通过对网壳下部拉索施加预应力使结构成为自平衡体系,某火电厂干煤棚为弦弓式预应力柱面网壳结构在干煤棚结构中的首次应用,风荷载是其主要荷载之一,目前规范对该类网壳结构的体型系数未作明确规定,因此需要进行风洞试验来确定其体型系数,试验考虑了网壳周边环境的作用,严格模拟了规范规定的大气边界层风场,分析研究了网壳表面风压分布规律及其影响因素,给出了可供设计采用的体型系数,同时进行了风致效应的研究,研究表明,周边环境对网壳表面风压分布的影响较大而煤堆的影响较小,大气边界层风场中风速脉动导致的风压改变在设计时已不容忽视,风荷载对网壳下部预应力拉索应力起着卸载作用,各索的最大应力减少比例在20％左右。     

预应力拉索网格结构的设计与研究

结合近年来多项预应力拉索网格结构工程的实践 ,以多个各具特色的预应力拉索网格结构工程———山西太旧高速公路标志建筑斜拉网壳和悬挂网架 ,广州越秀山体育场挑棚斜拉网架 ,苏州工业园区游泳馆预应力拉索网架 ,厦门海沧大桥收费站预应力拉索网架 ,嘉善体育馆预应力网架 ,浙江海洋学院体育馆斜拉网架为基础 ,阐述了预应力拉索网格结构在工程中应用的形式、设计思想、索张拉力与垂跨比的关系以及拉索作用方式和效果。     

弦弓式预应力柱面网壳结构的稳定性和抗震性能分析

在大跨度干煤棚工程设计中采用的弦弓式预应力柱面网壳结构是由网壳和预应力拉索组成的杂交体系。采用非线性有限元方法研究了这种结构的稳定性,分析了各种荷载工况、初始缺陷和拉索预应力对结构稳定性的影响。分析了预应力对结构自振特性的影响,然后采用振型分解反应谱法对结构的水平及竖向地震反应进行了研究,总结了结构地震内力系数分布规律。研究表明,布置拉索对结构的稳定性能改善明显,结构的极限荷载提高30%以上,施加的预应力对结构的动力性能影响不大。     

湘潭大学体育馆斜拉网壳屋盖受力分析

湘潭大学体育馆斜拉网壳屋盖由两片正放四角锥柱面网壳和24根预应力斜拉索组合而成,采用周边铰支撑.本文根据荷载及边界条件分析了不同预应力拉索作用位置和预拉力大小对屋盖结构的影响,提出了斜拉网壳存在一个最佳的拉索作用位置和合适的预拉力值使得该屋盖体系受力最为合理,且用钢量最少.     

拉索预应力双层柱面网壳结构布索方案研究

预应力双层网壳结构,主要布索方案有结构体内布索、结构体外直线和折线布索。但网壳结构类型众多,在讨论网壳结构的布索方案时是难以面面俱到的,只能通过对典型结构的研究得出一般规律。本文提出一种新型布索结构形式,且以拉索预应力双层柱面网壳结构为例,研究了用高强钢索代替网壳沿短跨方向的下弦所有杆件,当每段索上施加不同预应力时所引起的结构内力和位移的变化规律,并与其它布索方案进行对比分析,突出了该结构的特点和优势,为工程应用提供了新的结构形式。     

预应力对将台冬季花园拱壳杂交钢结构承载性能的影响分析

北京将台冬季花园采用较为复杂的杂交结构,主要组成构件有网壳杆件、主钢梁、主钢柱、拉索、玻璃幕墙,其中幕墙悬挂于竖向拉索之上。拉索为结构主要的竖向承重构件,因此拉索的预应力对结构的承载性能有十分重要的影响。选取具有代表性的单榀拱结构,研究随着拉索预应力的变化结构变形及内力的变化情况。此外还选定网壳的初始破坏状态,运用改变传力路径法对结构进行防连续倒塌分析。结果表明,主索对结构承载性能的影响更大,结构在设定的局部破坏状态下不会发生连续倒塌,整体性能良好。     

拉索预应力空间网格结构在我国的研究和应用

拉索预应力空间网格结构由钢索和空间网格结构组成 ,空间网格结构包括网架、网壳、组合网架及组合网壳等结构 ,通过张拉钢索对空间网格结构施加预应力 ,钢索和空间网格结构形成自相平衡体系 ,而不需要其他构件承受钢索的拉力。对空间网格结构施加预应力可改善空间网格结构受力状态 ,降低结构内力峰值 ,增大结构刚度 ,提高结构承载力 ,预应力使杆件反复受力 ,充分发挥材料的强度 ,从而降低了结构耗钢量 ,节省了造价。对网壳及组合网壳结构 ,还可减小支座的水平推力 ,甚至不产生水平推力 ,在竖向荷载作用下 ,支座只有竖向反力 ,改善了网壳及组…     

葫芦岛体育馆弦支穹顶拉索施工分析

葫芦岛体育馆屋盖主体钢结构部分为弦支穹顶结构,由上部单层网壳和下部的张拉索杆系构成,是传统索穹顶与空间网壳结构的混合体。该工程拉索体量大、分布面广,且由径向钢拉杆、环向索及撑杆组成了整体张拉索杆体系。不论采取何种拉索张拉方法,一般均不可能对所有拉索同时同步施加预应力,所以该工程中采取分批分级的办法来实现。利用大型通用有限元软件ANSYS进行张拉施工全过程的分析,来确定合理的张拉方案。     

张弦网壳结构拉索张拉施工仿真模拟分析

滑移法适用于大跨度网壳结构施工,施加拉索可以有效控制网壳变形。拉索网壳的滑移施工过程是一个时变过程,结构在每一施工步骤均不相同。通过计算机仿真模拟施工过程可以得到不同施工步骤的拉索张拉力,为实际施工提供依据。     

Kiewitt型弦支穹顶结构的弹性极限承载力研究

弦支穹顶结构体系作为一种新颖的结构形式,同单层网壳相比,具有更高的刚度和稳定性;同索穹顶相比,施工过程更加简单和容易控制。本文对一40m跨的Kiewitt型弦支穹顶结构,采用非线性有限元方法对影响稳定承载力的参数,如撑杆高度、拉索截面积、拉索预应力、拉索周数等进行了分析,得出了一些对工程设计有意义的结论。     

广饶国际博览中心弦支网壳屋盖结构设计

广饶国际博览中心展厅屋盖为长轴126m、短轴56m的椭球形,对此屋盖结构进行了方案比选,主要对比了双层网壳、拱桁架-单层网壳和弦支网壳结构体系,综合考虑受力性能、造价、工期等因素后选定了弦支网壳结构方案。分析了作用于结构的恒荷载、活荷载、风荷载、温度作用以及地震作用等,并对各种工况进行组合;阐述了拉索预应力设定的原则,给出了主要拉索的预应力取值;分析了结构的静力、动力性能,得到了在结构在设计组合下的应力和位移,结果表明,结构材料利用率较高且有一定安全储备。对结构进行了稳定分析,在考虑几何非线性情况下结构的稳定能满足规范要求,为其他类似工程提供参考。     

大跨度钢桁架穹顶组合网壳设计施工关键技术

钢桁架穹顶组合网壳作为一种新型的网壳结构,采用主骨架和次结构的结构分布形式,受力合理,造型优美,具备了很强的空间跨越能力。但由于此种结构形式复杂,且可能伴随着预应力拉索的大量应用,导致其施工过程较为复杂,施工精度控制与技术要求高,施工难度大。以绍兴金沙·东方山水国际商务休闲中心为例,介绍了大跨度钢桁架穹顶组合网壳的设计施工关键技术。