沈北新区球形雕塑单层网壳稳定分析

网壳结构的稳定性是单层网壳结构设计中的关键问题.屈曲分析主要用于研究结构在特定载荷下的稳定性以及确定结构失稳的临界载荷,屈曲分析包括:线性屈曲和非线性屈曲分析.线弹性失稳分析又称特征值屈曲分析.本工程利用有限元软件Midas Gen对结构进行了非线性屈曲分析.本文将用Midas Gen对单层球壳屈曲分析过程进行介绍.现以直径为80m、矢高为68m的单层短程线型球为例进行介绍.(球面网壳结构是大跨度空间结构最典型的结构形式之一.网壳结构的稳定性是单层网壳结构设计中的关键问题.)     

单层网壳结构稳定性分析

介绍了网壳结构非线性全过程分析的理论和方法,利用大型通用有限元分析程序对单层球面网壳结构进行建模及求解,通过分析单层球面网壳的载荷-位移曲线,对单层球面网壳的失稳形态和稳定性能进行了研究,对影响单层球面网壳稳定性的多种因素进行了分析和总结,指出影响单层球面网壳稳定性的几个主要因素,较精确地确定单层球面网壳结构稳定性极限承载力,提出的简便计算公式。     

天津于家堡大跨度双螺旋单层网壳结构设计

京津城际延伸线终点站交通枢纽工程——天津滨海新区于家堡车站屋盖是大跨度双螺旋单层网壳结构,南北向跨度为144m,东西向跨度为81m,矢高为25m,其建筑外观为贝壳形状,焊接箱形杆件呈空间双螺旋交织布置,双向各有36根,共72根螺旋线构成非规则的空间曲面造型,是目前国内跨度最大的单层网壳结构.本文结合于家堡单层网壳结构,介绍其设计技术参数,重点分析风荷载、雪荷载、温度作用等荷载的分布和取值,并对单层网壳结构的静力性能和稳定性进行了分析.分析结果表明,于家堡大跨度双螺旋网壳结构的强度及位移均满足设计要求,结构体系合理,具有良好的力学性能.本文为于家堡单层网壳结构深化设计提供基础,为大跨度、非规则单层网壳结构设计提供参考.     

点支承两向叉筒单层网壳结构非线性动力稳定分析

稳定性能是单层网壳结构设计的主要控制因素,动力稳定是单层网壳稳定性能的重要组成部分.本文利用非线性有限元理论对点支承两向叉筒单层网壳在地震荷载作用下的动力稳定性进行了分析.在数值分析过程中,利用比例法调整地震作用的峰值加速度,采用B-R准则判定结构的动力稳定临界荷载.通过分析对点支承两向叉筒单层网壳的动力稳定特性有了较全面的了解.     

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.     

单层网壳装配式节点研究现状

单层网壳结构应用广泛,具有很强的生命力,其中自由形态曲面网壳炙手可热.在社会经济发展和国家战略支持的背景下,单层网壳结构的装配化发展已是大势所趋.钢框架结构的装配化发展更早更成熟,相关研究方法、研究思路和部分成果是单层网壳装配式节点研究的"他山之石".文中概述了现有网格结构各种装配式节点的发展与应用,并从节点力学性能和节点刚度对整体结构影响两方面,重点介绍了单层网壳结构中各类装配式节点的相关研究现状,梳理了部分重要结论.最后,进一步展望了单层网壳装配式节点的发展方向,并总结了现有研究的不足.     

单层网壳结构弹塑性稳定试验研究

本文为了论证单层网壳结构弹塑性稳定分析的理论,进行了单层网壳结构的弹塑性稳定试验研究.结果表明,网壳结构的失稳具有缺陷敏感性,并且部分杆件的塑性变形对其稳定性能及承载能力有着显著的影响.     

预应力双向网格单层网壳结构整体稳定性分析

预应力双向网格单层网壳结构是通过在双向网格单层网壳结构内置入预应力索单元而形成的杂交结构,它能显著提高单层网壳结构的整体稳定性能。本文设置了三种预应力索单元的配置模式,分析预应力索截面积和索内预应力值的大小对结构整体稳定性能的影响,并与对应单层网壳结构进行了比较,体现其稳定性能方面的的优越性。     

甘肃科技馆球幕影院结构设计

甘肃科技馆球幕影院看台以下部分采用钢筋混凝土结构,看台以上部分采用内外两层球面钢网壳结构,两层网壳间无联系.外壳采用肋环形单层球面网壳,节点采用带盖板的焊接圆筒节点;内壳采用局部加斜杆的肋环形单层球面网壳,节点采用一般焊接球节点.对基础及看台结构选型进行了简述,阐述了混凝土部分及网壳结构分析计算方法,此外对外壳节点设计进行重点叙述.分析表明:混凝土看台结构及网壳结构选型对建筑功能适应性良好,结构安全可靠,网壳及节点设计合理、美观.     

单层柱面铝合金网壳结构强震失效机理及地震易损性

通过有限元分析软件ABAQUS建立了单层柱面铝合金网壳结构的有限元分析模型,利用增量动力分析方法（IDA）对网壳结构进行强震作用下动力响应全过程分析,获得了单层柱面铝合金网壳结构强震失效模式。基于模糊数学理论提出单层柱面铝合金网壳结构强震失效判别方法,结合结构损伤理论拟合网壳结构强震损伤因子,通过大规模参数分析定义适用于铝合金网壳结构的损伤程度分级,对铝合金网壳结构不同损伤状态进行划分。通过随机抽样选取一定数量的结构-地震样本,对铝合金网壳结构开展地震易损性分析,通过回归分析建立地震易损性函数,获得单层柱面铝合金网壳结构的概率地震易损性曲线。结果表明：通过结构地震易损性分析可以看出铝合金网壳结构具有良好的抗震性能,在强震作用下保持基本完好或仅有轻微破坏的概率较大。     

宝石群单层折面网壳构形研究和简化杆系计算模型

深圳大运会体育馆、体育场的主体结构是由三角形网格组成,其外形如宝石群,为单层折面空间网壳结构.通过构形研究和机动分析,论证了宝石群单层折面网壳是一种满足几何不变性基本要求的静定空间桁架结构.通过研究圆形平面的宝石群单层折面网壳,提出了简化杆系计算模型及其计算方法,可精确求得网壳结构的内力和位移.在基本结构体系基础上,增...     

折线形单层柱面网壳的稳定分析

折线形单层柱面网壳结构是一种新型的空间结构形式。本文采用几何非线性有限元法,系统地分析了四边支承的折线形单层柱面网壳结构的稳定性,并与光面单层柱面网壳的稳定性作了比较,得到了不同参数对网壳结构极限荷载的影响。文中的一些结论对实际工程有一定的参考价值     

水泥厂大跨度空间网壳结构设计方案研究

目前水泥厂石灰石预均化库用到的空间网壳结构最大跨度为98m,为适应水泥厂建设规模不断扩大的发展要求,跨度超过100m的空间网壳结构将成为今后结构设计的趋势.本文在分析了单层网壳、双层网壳、弦支穹顶等常规结构体系应用的局限性后,着重分析了适应大跨度要求的多层网壳结构体系,并提出了主从网壳结构体系的概念.根据以往石灰石预均化库的设计要求,分别对150m、200m和300m跨度的屋盖采用双层网壳、三层网壳、主从网壳等三种结构体系,进行静力分析并对其静力特性、经济指标等进行了比较分析.研究表明,跨度150m以上结构不推荐使用单层网壳,可以采用双层网壳或主(双)从(单)网壳;跨度200m的结构使用双层网壳可以节省钢材量,但螺栓直径有可能超过常规螺栓直径的最大规格而需要使用昂贵的大直径螺栓,而三层网壳具有杆件长度小、杆件截面尺寸小、整体刚度大、内力峰值低、螺栓和螺栓球直径小等优点,更能适应大跨度网壳的要求;跨度300m的结构使用三层网壳和主从网壳结构体系,而后者在用钢量上更占优势.     

冲击作用下单层柱面网壳的失效模式

为探讨单层柱面网壳在冲击荷载作用下的破坏过程、动力响应及失效模式,应用ANSYS/LS-DYNA建立20m跨度三向网格型单层柱面网壳模型,并对其进行冲击荷载作用下的全过程仿真模拟.通过对特定算例的分析,展示冲击荷载下网壳的破坏过程及结构的动力响应.根据结构破坏过程及最终形态提出单层柱面网壳在冲击荷载作用下的失效模式,并与单层球面网壳的分析进行对比.     

柱面拱支网壳静力性能分析

拱支网壳结构体系是在综合了网壳(网架)及拱结构的优点的基础上,构思出的一种新型大跨度空间杂交结构形式。通过与一般柱面单层网壳结构的对比,对不同矢跨比的单层柱面拱支网壳结构考虑不同拱肋配置下的静力性能,特别是结构极限承载能力及对初始几何缺陷的敏感性进行了分析比较。介绍了几个采用单层柱面网壳结构作为屋面结构的工程实例及其采用拱肋加强后的实际效率。理论分析结果及工程应用表明,在拱结构的帮助下,柱面单层拱支网壳结构的静力性能得到了明显的改善。     

周边局部为双层的球面网壳屈曲规律和特性

以中部单层、周围局部双层的球面网壳为对象,采用Newton-Raphson增量迭代及弧长法对结构进行了非线性有限元分析,总结了此类网壳结构的失稳规律,并且得出了结构由单层过渡到双层时临界荷载的变化规律。研究结果表明,局部双层网壳能够明显改善单层网壳的稳定性能,提高其网壳的屈曲荷载,既具有双层网壳的稳定性,又能节省钢材,是一种理想的空间结构形式。     

ABAQUS在单层网壳非线性屈曲分析中的应用

单层网壳结构稳定性分析是结构工程领域的重要课题之一。规范规定单层网壳设计时需进行非线性屈曲分析。本文简要介绍了非线性屈曲分析的原理,并结合实际工程,运用ABAQUS软件对其进行非线性屈曲分析,证实该网壳结构满足稳定性承载力要求。     

单层柱面索拉网壳结构静力特性分析

柱面索拉网壳是一种混合形式的单层网壳,常用于玻璃采光顶支承结构.本文讨论了这种结构的静力特性,比较了在满跨荷载作用下单层柱面索拉网壳和普通柱面网壳的位移及钢杆件应力,然后计算了各种参数(钢杆件截面、索截面、索初始预应力、长跨比、矢跨比)对柱面索拉网壳结构静力特性的影响,计算结果表明:单层柱面索拉网壳的静力特性优于单层柱面网壳;单层柱面索拉网壳的位移随着钢杆件截面和索截面的增大而减小;一定的初始预应力对索拉网壳的静力特性影响很大;随着矢跨比增大,柱面网壳的位移先增大后减小;结构的位移和钢杆件应力随长跨比的增大而增大.     

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。     

单层球面网壳结构抗连续倒塌设计

单层球面网壳冗余度较低,个别杆件失效容易引起结构连续倒塌。为提高单层球面网壳的抗连续倒塌能力,可以采用将单层网壳主肋设计为局部双层的方法。应用ABAQUS软件通过自编程序,考虑杆件失稳及失稳后行为,对比分析了采用局部双层前、后静力荷载作用下单层球面网壳极限承载力、节点位移和失效模态,以及采用局部双层前、后地震荷载作用下单层球面网壳极限承载力。分析了地震作用下局部双层厚度不同时单层球面网壳结构的极限承载力。分析结果表明,将单层球面网壳主肋设计为局部双层可提高网壳结构极限承载力,改变网壳失效模式。