弦支环向折线形单层球面网壳布索方案研究北大核心CSCD

为改善环向折线形单层球面网壳的受力特性,在环向折线形单层球面网壳中增设了若干道环索、斜索和撑杆,形成了一种新型的弦支环向折线形单层球面网壳的加强结构体系。从满足不同建筑造型要求和合理、经济的受力体系的角度出发,给出了五种不同的布索方案,并对各方案下的结构受力性能做了对比分析。经分析可知,布索方案3~5下的弦支环向折线形单层球面网壳的性能较优。研究结果为揭示各种不同布索方式下的弦支环向折线形单层球面网壳的受力特性和内力、位移的变化规律提供依据,也可为此类网壳结构的初步设计、优化设计和多方案比较提供参考。     

弦支环向折线形单层球面网壳结构的模型试验研究

环向折线形单层球面网壳是单向折线形平板网架在回转曲面结构构型中的拓展,兼有双层网架和单层网壳结构的受力特性且建筑造型优美,可用于中小跨度的开大、小孔洞的屋盖和悬挑结构。为改善环向折线形单层球面网壳的受力特性,本文提出了弦支环向折线形单层球面网壳结构,从而使得结构可以跨越更大的跨度。为研究弦支环向折线形单层球面网壳结构的受力特性,本文设计、加工了一跨度为6m的试验模型,对该试验模型展开了施工张拉分析和多级静力加载试验,并与环向折线形单层网壳结构模型试验结果进行了对比分析。研究结果表明:该结构具有良好的受力性能,试验数据与有限元分析结果之间的差异较小,理论分析正确。     

环向折线形单层球面网壳及其结构静力简化计算方法

环向折线形单层球面网壳是单向折线形网架结构在曲面结构构形中的拓展,兼有双层网壳和单层网壳受力特性。通过结构构形研究和机动分析,提出了在轴对称条件下基本结构体系的简化杆系计算模型及其分析方法。为改善结构的受力特性,在基本结构体系的基础上,增设若干道环向杆件,形成环向折线形单层球面网壳的加强结构体系。通过算例分析,对比研究了在不同荷载工况下和厚跨比对结构体系受力性能的影响。研究结果表明：环向折线形单层球面网壳的基本结构体系是一种静定空间桁架结构;揭示了环向折线形单层球面网壳基本结构体系的组成规律、受力特性,给出了加强结构体系的合理加强方案;所提出的简化计算方法,可精确求解网壳的内力和位移。     

环向折线形单层球面网壳结构的试验研究

环向折线形单层球面网壳的基本结构体系兼有单、双层球面网壳结构的受力特性,且节点为铰接,是一种新型的静定空间桁架结构.为改善结构受力、满足构造要求,可在基本结构体系基础上增设内圈环杆.本文对内圈环杆加强的环向折线形单层球面网壳结构进行了全跨、半跨荷载下的静力加载试验,并将试验数据与理论分析结果进行对比.分析结果表明:该结构具有良好的受力性能,试验数据与有限元分析结果之间的差异较小,理论分析正确.     

节点刚、铰接时环向折线形单层球面网壳静力和稳定性能的分析研究

环向折线形单层球面网壳是一种新型的具有双层网架和单层网壳特点的空间桁架体系,结构分析简捷,加工制作方便,建筑造型优美,有推广应用前景。专门研究了当节点采用不同连接方案时,即当构成4种节点形式与杆件特性的连接构造时对环向折线形单层球面网壳基本结构体系和加强结构体系静力和稳定性能的分析,可进一步了解这种单层网壳结构的受力特性,也是对现行《空间网格结构技术规程》(JGJ 7—2001)第3.1.8条强制性条文规定单层网壳应采用刚接节点的讨论,并得出一些对工程设计有重要参考价值的结论。     

两种布索方式对双椭型弦支穹顶静力性能影响的试验研究

双椭型弦支穹顶是弦支穹顶结构的一种新型结构形式,它综合了单层网壳结构和索穹顶结构的优点。为进一步研究不同布索方式对双椭型弦支穹顶结构静力性能的影响,对一长轴6.7m,短轴5.1m的双椭型弦支穹顶结构,对影响该结构静力性能的两种布索方式进行了分析,结合试验数据,得出了布两圈索杆时,结构的最大竖向位移、最大环向杆轴力均得到较好的改善,下部索杆体系满布,并不能最好地改善结构的受力性能。     

一种矩形平面弦支柱面网壳的形体及受力特性研究

弦支穹顶是一种典型的由索、杆、梁单元组成的空间结构,可充分发挥预应力技术的优势来提高单层网壳的刚度和承载能力.近年来已有较多的研究和工程应用,如用于体育建筑、会展建筑等,但其建筑平面多为与穹顶球面(椭球面)网壳相应的圆形平面(椭圆形平面),比较单一,影响了推广应用范围.本文提出一种由上部单层柱面网壳和下部弦支体系组合而成矩形平面的弦支柱面网壳,对其结构型体进行了研究.根据单层柱面网壳网格类型和弦支形式提出了n环弦支单向斜杆正交正放网格型柱面网壳、n环弦支两向正交正放网格型柱面网壳、n环弦支联方网格型柱面网壳、n环弦支三向网格型柱面网壳等四种弦支柱面网壳.以单跨单波三环弦支单向斜杆正交正放网格型为例对弦支柱面网壳的受力特性进行了深入研究,探讨了预应力水平、杆件截面、矢跨比等参数变化对弦支柱面网壳内力和变位的影响,并对其特征值屈曲、非线性屈曲和基本模态进行了分析.分析研究结果表明,矩形平面的弦支柱面网壳是一种技术经济指标优越、有推广应用前景的新型空间结构.     

八点弹性不均匀支承的类椭圆形弦支穹顶结构设计与分析研究

随着结构造型及功能的日益复杂,异形壳面、不均匀弹性支承、荷载不均匀分布等复杂条件下弦支穹顶结构的设计是一个值得深入研究的问题。以大沙河文体中心项目会议厅八点弹性不均匀支承异形壳面屋盖为例,采用肋环型单层网壳+Giger型索系组成的类椭圆形弦支穹顶,剖析其结构设计思路及特点,对其弹性支承条件的影响进行对比研究,并结合基于刚性索法和改进PGSA算法的预应力优化方法,对不同布索形式下的弦支穹顶结构进行静力及稳定性能的对比分析。研究表明,弹性不均匀支承条件对弦支穹顶结构的变形、索力分布、单元应力均有较大影响,结构计算分析中需充分考虑其影响;在最终被采用的撑杆杆底等标高的布索形式下,结构受力及变形分布更为均匀,静力及稳定性能相对较好,且有效避免了双向弯曲对环向索索体的不利影响。     

联方型弦支穹顶研究

在分析天保中心弦支穹顶的工程实例及相关研究的基础上,提出了弦支穹顶的二阶段分析方法。采用二阶段分析方法,对选定的结构模型,与单层网壳相比较,分析了联方型弦支穹顶的结构性能。研究了不同矢跨比、不同撑杆长度、不同节点刚度等参数变化条件下联方型弦支穹顶的特性,同时考虑了不同的荷载组合情况。对联方型弦支穹顶进行了屈曲分析。研究分析结果表明弦支穹顶须按预应力模型进行分析;联方型弦支穹顶是一种高效的结构形式,其屈曲承载力大于相应的单层球面网壳;二阶段分析法是弦支穹顶一种有效的分析设计方法;较为浅平的弦支穹顶的拉索预应力应进行专项分析;撑杆较长有利于增大抵抗力并避免环向拉索的松弛;不对称荷载为主要工况时有必要对拉索的松弛进行专题校核分析。     

不同布索方式的正交梁系结构在车站雨棚中的应用

大跨度无站台柱雨棚设计是火车站建设的一个重点,它要求柱距大、跨度大.在各种大跨结构体系中如双层网架、柱面网壳、弦支网壳、张弦梁、实腹拱、拱形桁架、悬索、膜结构等,正交梁系结构由于其结构简洁、受力合理等优点而被广泛应用.论文对不同布索方式的正交梁系结构在车站雨棚中的应用进行了研究,探讨了不同布索方案对结构静、动力性能的影响,分析了结构的特征值屈曲和非线性屈曲,并采用弹性时程分析法比较了各方案抗震性能.研究结果表明合理的布索方案能有效改善正交梁系结构的承载力和抗震性能.     

胶合木穹顶和弦支胶合木穹顶的屈曲性能对比分析

弦支胶合木穹顶结构是基于单层胶合木球面网壳和张拉整体体系的一种合理的新型大跨度钢木混合结构。文章选取跨度为50 m,矢跨比为1/10的K6型弦支胶合木穹顶结构和单层胶合木球面网壳结构,考虑木材和索材蠕变的影响,利用有限元分析软件ANSYS和ABAQUS,对结构的屈曲性能进行了对比分析。     

椭圆平面弦支穹顶静力性能研究

对上部单层网壳为联方型的椭圆平面弦支穹顶网壳的静力性能进行了计算分析。研究了径向索和环索截面、预应力、布索方式、撑杆长度、矢跨比和截面离心率对结构静力性能的影响,将部分计算结果与试验进行了分析。研究表明,在满足一定条件时,采用较长的撑杆、增大环索面积、提高预应力都能减小结构的竖向位移,改善结构的静力性能。     

天津商业大学新建体育馆屋盖环桁架拱支单层网壳结构分析与设计

天津商业大学新建体育馆屋盖采用环桁架拱支单层网壳结构体系。结合体育馆屋盖建筑造型,进行了环桁架、拱桁架及单层网壳等的结构布置;依据相关规范考虑各种荷载效应及荷载组合,进行了环桁架拱支单层网壳静、动力性能的分析和设计;对环桁架拱支单层网壳进行了非线性稳定性分析,通过跟踪缺陷结构非线性平衡路径,确定了结构的稳定承载力;最后详细分析了支座水平刚度对环桁架拱支单层网壳结构性能的影响,并建立结构整体模型,分析了下部结构对屋盖钢结构受力性能的影响。分析结果表明,环桁架拱支单层网壳具有很好的承载能力和变形性能,能安全、可靠地完成使用功能。     

单层折面网壳结构动力特性及地震响应分析（英文）

单层折面网壳是近年来兴起的一种由三角形折面网格组成、外形如宝石群或宝石晶体的单层网壳结构.对单层折面网壳结构的自振特性及地震作用下的结构响应进行了研究,对比了增加环杆对结构自振特性的影响,并对单层折面网壳结构在多维地震输入下的时程响应进行了分析.研究表明,单层折面网壳结构基本体系竖向刚度偏弱,而增加环杆对结构刚度有明显提升,且增设环杆后结构地震力峰值、动静比及结构位移均有不同程度的减小.     

屋面系统对单层球面网壳稳定性及地震响应的影响研究

单层球面网壳的静力稳定性及抗震性能已经取得较为系统的研究成果,但在传统的研究方法中,学者们只考虑结构部分,忽略了屋面板、吊顶、隔墙等非结构构件的影响;其中,屋面系统作为一类非结构构件,其平面刚度较大、在动力荷载下的阻尼也较大的特点会在一定程度上影响结构的受力特性。因此,选取考虑屋面系统的单层球面网壳作为研究对象,开展屋面系统对于单层球面网壳弹塑性稳定性及抗震性能的影响研究。采用有限元分析软件ABAQUS分别建立带屋面系统单层球面网壳和传统单层球壳的数值模型;通过弧长法分别对两种模型进行均布荷载作用下的非线性数值模拟,对比分析屋面系统对单层球面网壳弹塑性稳定承载力的影响;对考虑屋面系统的网壳结构进行不同地震荷载作用下的时程动力分析,采用基于响应的分析方法,考察屋面系统对于网壳结构抗震性能的影响,得到屋面系统会显著提高网壳整体刚度、增强结构抗震能力的结论;本研究可为以后网壳结构的理论研究及工程实践提供一定的参考。     

预应力双层柱面网壳结构的布索方案研究

预应力双层柱面网壳结构是将现代预应力技术引入双层柱面网壳当中,使网壳产生与荷载作用方向相反的位移,从而提高结构承载力,改善结构不合理受力的结构体系.目前,对于球面网壳、单层柱面网壳结构的研究已经日趋完善,而双层柱面网壳结构,尤其是预应力双层柱面网壳结构的研究相对较少.因此,选取大跨度的双层柱面网壳结构,利用有限元法,选择对结构受力有利的4种布索方案,结合3种荷载工况,并考虑结构矢跨比、网壳跨度、网壳厚度进行对比分析.     

一种预应力单层折面网壳结构的试验研究

单层折面网壳是近年来新兴起的一种由三角形折面网格组成、外形如宝石群或宝石晶体的单层网壳结构。为改善单层折面网壳的受力性能、提高结构刚度、优化结构设计,可在其基本结构体系的基础上增设若干道预应力环索。以铰接B6,8型单层折面网壳为例,通过模型静载试验验证了理论分析的可靠性,对比分析了结构施加预应力前后的受力性能,并在施工张拉模拟试验的基础上给出了合理可行的张拉施工方法。     

青少年户外培训基地综合体育馆屋盖优化设计

介绍了青少年户外培训基地综合体育馆的工程概况,阐述了跨度为105m的弦支穹顶结构体系优化设计及选定过程.将初设方案和施工图优化方案进行了对比分析研究,对比内容包括屈曲模态、几何非线性屈曲、双非线性屈曲等.除此之外进行了整体抗连续倒塌验算.研究成果表明将外侧网架与单层网壳弦支穹顶连接成整体,并通过悬挑桁架和环向桁架进行整体刚度加强后,结构整体稳定性得到较大提高,有效避免了单层网壳转折点受力集中,同时结构不会发生连续倒塌破坏,并节约了预应力索用量、支座数量以及整体用钢量,经济指标更为良好.     

凯威特型弦支穹顶结构的静力特性分析

应用有限元软件Sap2000对某40m跨度弦支穹顶结构的静力性能进行了研究,并将其与同跨度单层球面网壳相比较,初步了解了弦支穹顶的静力特性,指出选取合理的预应力值可以很好地改善结构的静力性能,但预应力并不是越大越好。     

联方—凯威特型弦支穹顶结构静力特性分析

应用ANSYS对联方—凯威特型弦支穹顶结构进行了静力性能分析,并与同跨度的单层网壳结构的静力性能比较,初步了解这种形式弦支穹顶结构的静力特性,指出预应力的施加使杆件受力更加均匀化。