部分桁架预应力损失对整体张弦桁架抗震性能影响

由于空间整体张弦桁架中发生预应力损失桁架的数量及位置具有随机性,本文分别分析了单榀、通过组合后的两榀桁架预应力损失对整体张弦桁架抗震性能的影响。通过仅有边榀、中榀预应力损失来分析单榀桁架预应力损失对结构抗震性能的影响;通过15种预应力损失位置组合来分析两榀桁架预应力损失对结构抗震性能的影响。结果显示:预应力损失使结构的地震响应变大,不利于结构竖向抗震性能;结构的抗震性能对边榀预应力损失较为敏感;单榀预应力损失时,损失榀对附近榀的抗震性能影响比远离榀的大;得到两榀损失时对结构抗震性能影响最不利的位置组合。     

张弦桁架结构静力稳定性分析

考虑结构构件稳定性设计的重要性,结合钢结构设计规范的相关要求,以某体育展馆张弦桁架结构为例,对张弦桁架结构进行特征值屈曲分析,研究了张弦桁架结构的失稳形式,考虑材料非线性进行非线性屈曲分析研究结构荷载——位移全过程工作性能,分析结果可供实际工程参考。     

大跨度方钢管空间桁架结构的稳定性分析

某体育馆的一榀方钢管空间桁架同时承受竖向及水平荷载作用,通过线性屈曲、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,同时考虑几何非线性及材料非线性能较好地反映结构的实际承载能力,该桁架结构具有一定的安全储备.     

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。     

《四川建筑科学研究》04/2013张弦桁架结构静力稳定性分析

考虑结构构件稳定性设计的重要性,结合钢结构设计规范的相关要求,以某体育展馆张弦桁架结构为例,对张弦桁架结构进行特征值屈曲分析,研究了张弦桁架结构的失稳形式,考虑材料非线性进行非线性屈曲分析研究结构荷载---位移全过程工作性能。本文结合实际工程运用ANSYS有限元对张弦桁架结构进行稳定分析,得到以下结论：1、结构的前5阶屈曲模态均为平面内整体失稳。2、在杆件没有进入塑性之前,结构刚度较大,而随着杆件大面积进人塑性,材料软化造成刚度总体呈减弱趋势,直至最终发生失稳。结构的破坏荷载远大于设计荷载,有足够的强度储备。     

大跨度预应力张弦式管道试验与有限元分析

以一榀100 m跨度预应力张弦式管道为原型,设计了1∶15比例缩尺模型,在中国首次开展了张弦式管道在预应力张拉阶段、正常使用阶段及承载力极限阶段的受力全过程试验研究.基于ANSYS软件对试验全过程进行了非线性有限元模拟,并结合一致缺陷模态法与柱面弧长法,进行了同时考虑初始几何缺陷与几何非线性的屈曲分析.结果表明:半跨荷载对预应力张弦式管道较为不利,结构整体变形与上弦应力增长较为迅速;结构对平面外的初始几何缺陷较为敏感,半跨荷载下的屈曲临界荷载较全跨荷载作用时稍低;结构具有可靠的稳定性与较大的安全储备,极限承载力达到设计荷载的2.68倍;有限元计算值与试验结果吻合良好;该非线性有限元分析方法能较好地实现对预应力张弦式管道受力全过程的模拟.     

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.     

张弦穹顶结构非线性稳定分析

在张弦穹顶结构静力计算的基础上,根据几何非线性以及材料非线性,对张弦穹顶的非线性稳定进行了深入系统的分析,包括结构参数对屈曲承载力的影响,并与相应的单层网壳结构进行了比较;采用弧长法对张弦穹顶结构荷载-位移全过程的平衡路径进行跟踪。分析结果可供实际工程参考。     

具有缺陷和应力限值的预应力钢支撑柱屈曲性能

通过预应力支撑加固的钢柱,一般增加了轴向抗压强度。过去,十分强调获得更高的临界屈曲荷载,然而,后屈曲性能是结构安全性和功能的重要保证。对具有几何缺陷和与可能的材料失效相关的应力极限的支撑柱的屈曲性能进行检验。考虑有几何缺陷支撑柱的屈曲性能,采用Rayleigh-Ritz方法对几何非线性模型公式化,并通过有限元方法进行验证。研究显示：对于承受最高临界荷载的预应力状态,系统对有几何缺陷的柱更为敏感。对某一给定形状结构,实际的最大荷载似乎随着预应力的增加而增加。研究建议：最佳的预应力取值应该大于基于传统方法的线性分析的结果。     

盱眙体育馆屋盖结构设计

盱眙体育馆钢屋盖采用了轻巧的预应力张拉钢桁架结构体系,结合初始态张拉分析及静力性能分析,提出了合理运用张拉预应力的方法。通过动力性能及特征值屈曲分析找出结构的相对薄弱环节;几何非线性整体稳定分析中考虑了初始缺陷的影响,计算结果表明结构不会发生整体失稳和局部失稳。对拉索锚固的关键节点进行弹塑性分析表明,节点具有良好的力学承载性能。     

张弦桁架的动力稳定性与振动控制研究

分析了张弦桁架在水平周期激励下的动力失稳特性,为控制张弦桁架的动力反应,研究了粘弹性阻尼器在该类结构中的应用。提出了粘弹性阻尼器参数的设计方法,给出了张弦桁架施加粘弹性阻尼器的设计曲线。编制了张弦桁架结构的非线性动力时程分析软件,可以计算预应力钢结构施加粘弹性阻尼器后的各种动力反应,提供了一种张弦桁架结构振动控制分析工具和设计方法。     

北京奥运会乒乓球馆大跨度预应力桁架壳体结构设计

预应力桁架壳体系是在张弦结构基础上发展起来的一种新型空间杂交张拉结构。详细介绍了大跨度预应力桁架壳体在2008年奥运会乒乓球馆——北京大学体育馆复杂造型屋面中的具体应用。包括不规则曲面屋面的形态设计,屋盖结构体系的布置特点,荷载取值,初始态张拉分析,静力性态分析,动力分析,非线性屈曲分析以及拉索锚固节点弹塑性分析等。分析方法和结果可供类似结构的分析、设计参考。     

大跨度钢桁架拱屋盖结构的稳定性分析

基于稳定性理论,以某钢管桁架拱屋盖结构体系为研究对象,利用ANSYS有限元软件,分别进行线弹性屈曲、几何非线性稳定及弹塑性双重非线性稳定分析,得出荷载一位移全过程曲线,并对其结果进行比较.结果表明,材料非线性对结构的稳定性影响较为显著,同时考虑几何非线性和材料非线性能更为准确地了解结构的稳定性能.     

施威德勒型单层球面网壳的固有振动特性及非线性屈曲研究

推导了施威德勒型单层球面网壳的结构动力平衡方程,分别讨论了该结构在线性和非线性情况下的特征值控制方程;对该结构进行固有振动分析,通过数值试验研究典型模型的自振频率和振型;将特征值屈曲分析的模态作为初始几何缺陷,通过几何非线性屈曲分析得到非线性屈曲荷载.结果表明:非线性特征值屈曲荷载小于相应的线性屈曲荷载,仅对该结构形式进行整体线性稳定分析是偏于不安全的,有必要进行非线性稳定分析.     

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.     

大跨度短撑杆式张弦桁架的动力特性研究

短撑杆式张弦桁架是近几年研发的新型张弦结构体系之一,本文采用有限元法对120m大跨度短撑杆式张弦桁架结构进行分析,详细的讨论了初始预应力、矢跨比、垂跨比、撑杆数目和外加荷载参数对结构的动力特性影响。分析表明,桁架上弦有侧向支撑时的基频较小;基频随预应力的增大而减小,减小幅度很小,预应力对结构的影响很小;随矢跨比、垂跨比和撑杆数目的增多而增大,增大的幅度不大;随外荷载的增大而减小,减小幅度较大;可以根据建筑要求适当的选择结构的外形尺寸,本文结论可为类似工程应用提供参考。     

2008年奥运会羽毛球馆预应力张弦穹顶结构整体稳定分析

2008年奥运会羽毛球馆屋盖结构跨度93m,矢高9.3m,矢跨比1/10,经过多轮多层次优化采用了张弦穹顶结构。对张弦穹顶和单层网壳分别进行了包括内力、节点位移、特征值屈曲和非线性屈曲的荷载位移平衡路径的跟踪分析,阐述了结构选型的依据。分别以网壳杆件内力和节点位移为目标函数编制了优化程序,研究了钢索合理预应力水平的确定方法,分析了初始几何缺陷对整体稳定的影响,提出了初始几何缺陷的合理施加方法。     

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...     

自动化码头低架桥桁架结构整体稳定性分析

基于ANSYS对自动化码头低架桥桁架结构进行了线性屈曲分析和非线性静力稳定性分析,后者主要考虑几何、材料非线性和几何初始缺陷,分析了铅芯橡胶支座对结构整体稳定性的影响,得到了低架桥的屈曲模态和失稳临界载荷。结果表明:(1)低架桥先发生整体失稳再出现局部失稳或构件失稳;(2)非线性稳定分析所得的临界载荷小于屈曲分析的临界载荷;几何初始缺陷越大,临界载荷值越小,但对临界载荷的影响不大;(3)使用铅芯橡胶支座虽会降低结构的整体稳定性,但各种支撑形式下低架桥仍然具有良好的稳定性,低架桥的结构安全性主要由刚度指标决定。     

乌鲁木齐奥体中心田径馆结构设计

乌鲁木齐奥体中心田径馆主体结构采用现浇钢筋混凝土框架结构,屋盖为大跨度钢结构,最大跨度75.6m.通过框架结构的支撑布置方案比选,确定了支撑的形式和位置,并对大跨度屋盖进行了结构选型.对张弦立体桁架进行了静力分析和线性屈曲分析,采用Newton-Raphson方法进行几何非线性整体稳定分析,并对钢结构支座处的铸钢节点和销轴节点进行了复核验算.结果表明:BRB能有效控制结构的扭转效应;在满足内部装修要求的前提下,张弦立体桁架结构经济性更好;张弦立体桁架、高强度索和撑杆的应力及位移均在合理范围,结构的整体稳定系数能满足规范要求;铸钢节点和销轴节点能满足主体钢结构的受力构造要求.