连体结构中连体桁架选型和幕墙索网的地震响应分析

两侧塔楼之间有索网幕墙的连体结构的连体桁架需满足两侧塔楼变形协调的刚度要求,并为预应力索网提供有效支承。连体桁架水平刚度对整体结构动力特性的影响较竖向刚度更显著。模态和反应谱分析表明,整体结构地震响应分析可不考虑单层预应力索网的作用;需计算单层预应力索网在罕遇地震作用下的变形和内力,以保证预应力索不出现拉断或松弛的失效状况。     

Levy型索穹顶动力特性分析

对Levy型索穹顶的索杆膜模型进行了动力特性分析,通过改变索穹顶的预应力水平参数,研究其对索穹顶动力特性的影响,结果表明,随着预应力水平的增大,结构频率增大,结构刚度呈增大趋势.     

斜拉型悬索结构形式与受力特性研究

将索桁架和斜拉结构进行组合,构造一种新型索结构体系,即斜拉型悬索结构。张拉背索对结构施加预应力,通过找力和找形得到了结构的初始预应力态,在此基础上进行了结构在满跨和半跨均布荷载作用下的静力、动力特性研究及参数分析,并对该新型索结构体系进行了风振响应计算。研究表明：结构静力荷载 位移关系呈非线性双折线,结构刚度的转折点对应于稳定索边段的退拉松弛;结构的低阶振型表现为桅杆的水平振动叠加屋盖的竖向振动,高阶振型中桅杆水平方向参与很少;增大背索截面面积可有效提高结构刚度和自振频率,稳定索、斜拉索面积对自振频率影响不大;背索预应力值对结构的静力特性影响是线性的,在所有索段具有拉应力时,预应力值对结构动力特性基本无影响,若索出现松弛则结构刚度急剧退化,自振频率陡降;桅杆高度增大,结构刚度下降,桅杆高度对结构的低阶振型和频率影响较大;矢跨比对屋盖竖向对称振动的第2振型有影响,而对反对称的第1振型基本无影响;斜拉型悬索结构的风振系数介于1~2之间。     

葵花型索穹顶初始预应力分布的简捷计算法

葵花型索穹顶是美国工程师LEVY和JING在GEIGER设计的肋环型索穹顶基础上开发的一种新型穹顶,并应用于1996年亚特兰大奥运会主赛馆的屋盖结构———乔治亚穹顶。由于索穹顶结构的刚度由预应力提供,根据结构初始几何形状、构件的关联关系(拓扑)确定形成一定刚度的初始预应力是索穹顶设计首先要解决的问题。本文针对葵花型索穹顶结构提出了确定初始预应力分布的简捷计算法。该法从节点平衡关系入手,推导了不设和设有内环的葵花型索穹顶预应力杆内力一般性的计算公式。对特定参数的索穹顶结构还给出了内力计算用表。计算结果表明,随矢跨比增加,葵花型索穹顶的脊索、斜索和环索内力减小,竖杆内力增加;对应相同矢跨比,设有内环的葵花型索穹顶结构各类相应杆件内力比不设内环的内力小得多。     

去索对无环索弦支穹顶静力性能的影响规律研究

无环索弦支穹顶结构的下部预应力索支体系较为繁冗,影响其整体受力性能且给施工造成一定困难,需要进行合理优化。以某体育馆60 m跨屋盖为实例,研究去索对无环索弦支穹顶结构静力性能的影响。针对原结构下部三层预应力索支体系,设计了四种去索方案,综合分析不同去索方案对上部网壳结构总应变能、整体结构最大竖向位移和承载力的影响程度,确定最优去索方案。模拟最优去索方案对无环索弦支穹顶结构进行静力性能参数分析,研究撑杆高度、拉索索力、初始几何缺陷对结构刚度和承载力的影响。结果表明:去索位置越靠近中心,对上部单层网壳总应变能影响越小,对结构刚度和结构承载力的削弱越小,节约用钢量越少;去除第三层索对上部单层网壳应变能、结构刚度和承载力影响很小,建议在优化时优先考虑去除第三层索;第一层撑杆高度和第一层拉索预应力的增加可以使结构整体结构刚度显著变大,对结构承载力影响不大而对失效模式影响较大;第二层撑杆高度的变化对结构刚度无影响,对结构承载力和失效模式影响很小;第二层拉索索力的变化对结构刚度和承载力影响不大而失效模式影响较大;建议在优化时优先考虑调整第一层拉索和撑杆;初始几何缺陷对结构承载力影响较大,初始缺陷越大...     

预应力索-杆张力结构相控阵雷达阵面振动模态分析

预应力索-杆张力结构雷达阵面是一个包含索-杆张力结构、预应力在内的一种新型的阵面结构形式。为此,建立了预应力索-杆张力结构雷达模态数值计算模型,对"降温法"施加预应力进行了分析和验证,进而对该新型雷达阵面结构模态进行了数值分析,得到了某预应力下该型雷达阵面前十阶固有振动频率及其相应固有振型,并对预应力大小对该新型雷达阵面的自振频率的影响进行了分析。结果表明,预应力对阵面的刚度影响明显。     

点式幕墙索桁架支撑体系结构判定分析

索桁架是指由张力索和压杆组成的、具有预应力自平衡的新颖结构体系,是点式支承玻璃幕墙采用的主要结构形式之一.结构体系的完整描述必须借助矩阵平衡理论.本文利用矩阵平衡理论把铰接杆系分成了4种体系,指出索桁架必须是超静定结构(体系Ⅲ)或静不定且动不定结构(体系Ⅳ).索桁架是柔性结构,只有施加预应力时才能抵抗荷载.索桁架结构的刚度依靠预应力予以保证,本文对此进行了阐述.     

预应力自平衡索桁架的承载性能研究

预应力自平衡索桁架作为点支玻璃幕墙的支承体系有着广泛的应用,本文重点研究这一新型结构形式的组成特点、受力机理及设计方法.首先应用小挠度弹性理论,在一些合理简化假设的基础上,推导自平衡索桁架的初始刚度、松弛刚度及临界松弛荷载公式.然后基于Ansys的弹塑性大挠度数值分析,研究预应力自平衡索桁架的全过程力学性能,验证理论公式的正确性.最后,提出预应力自平衡索桁架的设计方法.     

弦支穹顶结构环索预应力设计方法对比研究

选取几何法及撑杆控制面积法确定环索预应力比,选取支座径向位移相等准则及网壳顶点竖向位移相等准则确定环索预应力幅值,将它们进行交叉组合构成4个环索预应力设计方案。另外还选取刚性索法及改进刚性索法作为环索预应力设计方案。以2008年北京奥运会羽毛球馆屋盖弦支穹顶结构为背景建立了算例结构模型。以结构重量为目标函数,考虑构件的长细比约束、强度应力约束、稳定应力约束和结构位移约束,考虑12个设计荷载工况。基于上述6个环索预应力设计方案,采用ANSYS编程语言分别编制结构优化设计程序,以确定最优的环索预应力设计方案。研究结果表明:在弦支穹顶结构优化设计中,以撑杆控制面积法确定环索预应力比,以支座径向位移相等准则确定环索预应力幅值,所获得的结构重量最轻同时结构水平与竖向刚度也最大。     

索端弹簧刚度对索网受力性能的影响分析

由于关于索网幕墙端部加弹簧装置的研究很少,因此,对如何选取索端弹簧刚度以及弹簧在索受力过程中有何种作用是索网幕墙设计工作十分关注的问题。为此,基于北京奥体南区3号地项目前期索网计算模型,在保证外荷载和各索预应力或索网最大挠度不变的条件下,分析了弹簧刚度对索网受力性能的影响。结果表明:在外荷载相同时,弹簧刚度越小,竖索的轴力和竖向支座反力越小,对满足竖索及与竖索相连主体结构的承载力要求越有利,但同时会引起横索轴力和竖索最大挠度或竖索初始预应力的增大;弹簧刚度越小,竖索的内力越不均匀,并且这种不均匀程度主要与竖索承受的重力荷载有关,而与初始预应力和挠度变化无关;弹簧刚度越小,弹簧参与整体受力的程度越大,但不能以弹簧与索的线刚度比值1作为划分弹簧参与整体受力程度的依据;满足设计要求的弹簧刚度不唯一。     

点支承玻璃幕墙的柔性支撑体系——索桁架

介绍了常见的点支承玻璃幕墙的柔性支撑体系———索桁架结构单元形式 ,推导了索桁架的刚度矩阵 ,并编制了程序。     

索穹顶结构的预应力设计方法

作为一种预应力结构 ,索穹顶的刚度和承载能力都是通过施加预应力来获取的 ,因此 ,预应力设计是对索穹顶进行任何其它分析的基础。借鉴膜结构找形方法之一的力密度法的思路 ,可以得到索穹顶的预应力设计的方法 ,而且 ,还可以利用索穹顶本身的对称性条件和成形条件来进一步简化推导过程。通过分析发现 ,预应力设计的结果实际上就是一个齐次线性方程组的解空间。应用这一方法对一典型的辐射形索穹顶算例进行分析 ,得到了其初始预应力分布     

索穹顶结构体系发展的回顾与展望(上)

对索穹顶结构的发展历程和结构特点进行了介绍 ,按索穹顶结构的特点对其进行了分类。重点论述了索穹顶结构在找形分析和受力分析方面的理论、方法和进展。简要介绍了索穹顶结构的施工方法 ,并对我国索穹顶结构的研究状况进行了回顾与展望     

拉索预应力网壳结构的优化设计

预应力网壳结构是一种新型空间结构 ,它将预应力技术引入空间钢结构 ,拓展了预应力技术的应用范围。首次提出利用数学规划 ,解决在给定结构布局和布索方案的前提下求解空间网格结构最佳预应力值的方法 ,解决了这一技术的关键问题 ,并参照工程实际 ,提出了预应力度的合理取值。     

大跨度索支承实腹式门式刚架钢结构及其应用

针对普通大跨度实腹式门式刚架随着跨度的增大经济性指标下降的问题 ,提出了索支承实腹式门式刚架结构体系。详细分析了这种结构的受力性能、施工工艺和主要节点构造 ,得出了一些有实用意义的结论和建议     

悬索及悬索-框架结构的几何非线性分析

运用修正Lagrange坐标描述 ,引进五节点曲线索单元和四次多项式为位移插值函数 ,基于非线性应变定义 ,推导了悬索单元的切线刚度矩阵 ,采用刚度凝聚方法 ,大大减少了计算机的存储和计算量 ,并使得曲线索单元能与PEP单元相结合 ,实现对大跨度和复杂的悬索及悬索 -框架结构全过程的几何非线性分析与设计。算例计算结果表明 ,该方法精度很高 ,便于应用     

TDR边坡监测系统的计算模型及试验初探

针对TDR(时域反射法 )技术在边坡监测中的应用 ,阐述了TDR边坡监测系统的组成及测试原理 ,建立了TDR测试系统的计算模型。结合试验数据 ,应用反馈系统理论计算分析了电磁波在同轴电缆中的传播特性及同轴电缆的剪切变形对TDR波形的影响 ,验证了本文计算模型的合理性     

点支承玻璃幕墙索桁架中索的预留应力的讨论

索桁架是点支承玻璃幕墙采用的主要结构形式之一。索桁架正常工作需要在索中保留一定的拉应力。为此对拉索中预留应力的确定进行初步探讨     

拉索式预应力立体钢桁架优化方案比较

建立了拉索式空间预应力钢桁架优化分析的计算方法。利用该方法对不同的预应力立体钢桁架结构方案进行了优化分析 ,通过大量计算得到了相应结构的总用钢量、最大挠跨比与钢索预拉力、外荷载等因素的变化关系。并讨论了不同结构方案的优化结果与布索形式和高跨比 (桁架高度 )的关系 ,为拉索式预应力立体钢桁架结构方案的选取及设计提供了一定的参考依据     

预应力混凝土杆单元固端次弯矩的计算

在等效荷载计算表达式的基础上 ,应用力法推导出了预应力混凝土杆单元固端次弯矩的计算积分表达式 ,并就直线和抛物线预应力筋 ,给出了其代数计算式 ,为进一步编程计算单元任意截面上的次内力提供了方便