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.     

考虑杆件失稳的单层球面网壳稳定性分析与试验研究

为研究杆件初始缺陷和杆件失稳对网壳结构稳定性的影响,采用ANSYS有限元分析软件,引入杆件的初始缺陷,考虑杆件自身的屈曲破坏,确定其最不利整体缺陷模态和杆件缺陷模态。采用传统梁单元模型和精细化壳单元模型分别对采用圆钢管、矩形钢管、工字钢三种不同截面形式杆件的网壳结构进行稳定性分析,结果表明,考虑杆件缺陷的网壳结构稳定承载力大幅度降低。进行杆件轴力跟踪分析和杆件失稳传导分析发现,单层网壳的整体稳定破坏源于单根杆件的率先屈曲,杆件失稳瞬间迅速向相邻杆件传导,导致结构整体破坏。进行了K6（2）工字钢截面网壳的加载破坏试验,验证了预设缺陷的单根杆件失稳并传递诱发了整体破坏,且承载力受工字钢弱轴缺陷的影响很大。     

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。     

单层椭球形网壳考虑下部结构减震性能分析

通过大型有限元分析软件ANSYS对40m跨单层椭球形网壳结构进行研究和参数分析.模型中的下部结构采用钢筋混凝土柱,以考虑对网壳的影响,并对单层椭球形网壳是否考虑下部结构的两种计算模型进行了自振振型下的模态比较.文中提出此类网壳屈曲约束支撑的布置方式,等截面替换了网壳内的部分杆件,并对有屈曲约束支撑单层椭球形网壳的减震性能进行分析.结果表明,下部结构对结构整体的影响不可忽略,合理布置约束屈曲支撑的网壳结构减震效果较好.     

初始几何缺陷对单层球面网壳结构地震承载力的影响研究

为研究不同初始几何缺陷对单层球面网壳结构地震承载力的不利影响,根据"拟壳法"的内力状态,提出了弯曲应力为主杆件数量占有效杆件总数的百分比最大,作为网壳最不利缺陷的判别准则.基于该准则,以跨度80m的K8型单层球面网壳为例,开展了考虑最不利高阶模态缺陷的网壳结构地震承载力影响分析.结果表明,网壳结构最不利缺陷一般出现在高阶屈曲模态;相比最低阶屈曲模态缺陷,最不利高阶模态缺陷计算所得的网壳结构地震动力响应显著增大,结构地震承载力明显降低;最不利缺陷的判别准则只需考虑前20阶屈曲模态范围,即可保证网壳结构地震承载力的计算精度和计算效率.     

某单层肋环形球面网壳结构的整体稳定分析

整体稳定分析问题一直是球面网壳设计中的关键问题。理论分析和工程实践表明:网壳结构的设计通常受其稳定性控制。网壳结构的整体稳定分析主要有三种:屈曲分析、弹性整体稳定分析和弹塑性整体稳定分析。本文借助有限元分析软件ANSYS,以某单层肋环型球面网壳为代表,对其进行屈曲分析、弹性整体稳定分析和弹塑性整体稳定分析,同时深入研究不同缺陷模式对整体稳定性能的影响。研究发现,单层球面网壳前六阶屈曲模态的整体稳定系数相接近,且出现相邻的重模态现象;最低阶屈曲模态缺陷对网壳结构的弹性整体稳定承载力影响最大,但对其弹塑性整体稳定承载力的影响未必最大,故有必要考察相邻的较低阶屈曲模态缺陷对网壳结构的影响。     

考虑蒙皮和节点刚度的铝合金网壳稳定性

为明确蒙皮效应和节点半刚性对铝合金单层球面网壳静力稳定性的影响,运用有限元软件建立了一个125 m跨度的结构模型。首先通过数值模拟确定了初始缺陷和材料非线性对网壳稳定性能的影响,并在此基础上考虑蒙皮效应和节点半刚性进行对比分析。分析结果表明:蒙皮效应可以显著提高铝合金单层网壳静力稳定承载力,并改变结构屈曲模态,考虑节点半刚性会大幅降低网壳极限承载力,当同时考虑蒙皮和节点刚度时,该网壳稳定性能基本不变。     

大梅沙酒店大堂网壳结构稳定性分析

稳定性分析在单层网壳结构设计中非常重要。本文对大梅沙酒店大堂单层网壳的稳定性进行了系统的分析。根据静力计算的结果确定杆件截面,并运用有限元分析方法,对结构进行屈曲模态分析,预测出结构屈曲荷载的上限,在考虑初始缺陷、几何非线性和材料非线性的影响下,进行荷载—位移全过程分析,从而确定了结构的极限荷载。结果表明,单层网壳稳定性分析时,应该同时考虑几何非线性和材料非线性。     

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。     

自平衡预应力球面网壳结构稳定性研究

针对单元拼装式自平衡预应力网壳的结构稳定性能尚不明确的研究现状,采用有限元分析的方法对一座大跨度球面网壳结构的稳定性能进行了研究。采用了Block-Lanczos法对网壳结构进行了特征值屈曲分析,并用一致缺陷模态法对网壳结构进行了非线性分析,从而获得大跨度自平衡预应力球面网壳结构稳定性能的规律,相关结论对新型网壳的工程设计具有指导意义。     

双曲空腹扁网壳结构稳定性分析

以双曲空腹扁网壳为例,采用有限元软件ANSYS对该类网壳进行稳定性分析,用Block lanczos法分析结构的特征值,同时用弧长法平衡跟踪技术对结构进行几何非线性分析及考虑初始缺陷影响的非线性全过程屈曲分析,并讨论该类网壳结构对初始缺陷的敏感性问题。     

某单层异型网壳工程的设计与分析

以某46m跨度的单层异型网壳为例,在利用MSTCAD软件完成网壳静力计算的基础上,充分利用MST-CAD软件提供的便利接口,自动生成ANSYS所需的数据格式文件进行建模.通过对两种软件振动模态的比较,证实了数据转换的正确性,之后利用ANSYS进行了屈曲模态分析,并完成了考虑初始缺陷的非线性稳定分析,采用弧长法得到了网壳的全过程荷载-位移曲线,求得各工况下的网壳屈曲临界荷载系数.     

叉筒网壳子结构圆柱面交叉立体桁架系巨型网格结构的稳定性研究

本文针对子结构为单层叉筒网壳的圆柱面交叉立体桁架系巨型网格结构,分析了结构的构成、形体参数、支承方式等;建立了几何非线性力学模型,编制了相应的稳定分析程序;针对本结构的特点,着重研究了结构的稳定性能、失稳形式(局部失稳与整体失稳),以参数分析的形式研究了结构局部失稳与整体失稳的关系,找出了不同跨度结构在整体与局部失稳临界状态某些参数的取值规律,并给出了整体与局部失稳状态的分界曲线,可为该结构形式的工程应用提供参考。     

天津水游城树状支承单层网壳结构性能分析

目前,单层网壳结构已广泛应用于体育馆、会展中心等大跨度建筑中。天津水游城是一大型商业建筑工程,根据其屋盖结构的造型和构成,经过比较后采用有树状支承的单层网壳结构体系来满足建筑功能的要求。利用MIDAS建立了结构的空间有限元模型,在各种荷载工况和组合下进行结构计算,得到了结构的受力和变形特点,并通过控制杆件的应力比选定截面规格,进而通过静力分析、反应谱分析、屈曲分析和非线性分析,得到了树状支承单层网壳结构的各项结构性能,可为工程设计提供参考。     

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...     

某钢结构球面网壳结构设计与有限元分析

文章以某钢结构球面网壳为研究对象,利用有限元软件SAP2000对其进行了内力、位移和模态的静力计算,并通过PUSHOVER分析得到了结构的屈曲荷载和荷载位移曲线;与国内的设计软件3D3S的计算结果进行对比,两者符合较好。     

阶梯式椭圆抛物面网壳结构的整体稳定分析

某体育馆屋盖结构采用阶梯式椭圆抛物面网壳,网壳形式为双层凯威特式。通过静力计算发现,网壳的受力状态有其自身的特点:上层网壳的下弦与下层网壳的上弦位于连续的同一壳面,力的传递是从作为下弦杆件受拉到作为上弦杆件受压的渐变过程。通过线性和非线性屈曲分析,对网壳结构的整体稳定性能进行研究。网壳结构在到达临界点前,已经有部分杆件进入塑性,但网壳结构仍然有继续承载的能力。网壳结构的弹塑性失稳过程从网壳长跨方向在结构前部的两处变阶位置的搭接节间弦杆开始。这些杆件的屈服导致其丧失承载进一步荷载增量的能力,造成相应节点发生内陷,进而导致整个结构发生失稳。     

单层肋环型椭圆穹顶网壳整体稳定性分析

大跨网壳结构具有高度的几何非线性,结构设计一般由整体稳定性控制.本文以北京某单层肋环型椭圆穹顶网壳工程为背景,利用非线性有限元计算方法,对其整体稳定性进行了线性特征值屈曲、弹性屈曲以及弹塑性屈曲三方面的分析,并求得了它们的极限荷载.同时,还考察了钢材的屈服强度以及初始缺陷对极限荷载的影响,并将数值计算结果与拟壳法所得的设计临界荷载进行了比较,得出的结论对实际工程具有一定参考价值.