基于MIDAS的某超限混合结构的静力和动力弹塑性分析

利用MIDAS Building分别对某钢-混凝土混合结构进行7度罕遇地震作用下的静力弹塑性Pushover分析和动力弹塑性时程分析,并对两者的结果进行对比分析,结果表明两种方法结构在罕遇地震作用下的结构地震响应基本趋势相同,结构能够满足"大震不倒"的设防要求,Y向抗震性能优于X向抗震性能,但与静力弹塑性分析相比,动力弹塑性时程分析的塑性铰分布更符合实际情况,因此动力弹塑性时程分析更能反映结构的破坏机制。     

国家体育场大跨度钢结构罕遇地震性能分析

采用杆端塑性铰模型、动力弹塑性分析法和静力弹塑性分析法对国家体育场大跨度钢结构罕遇地震作用下的性能进行了分析。三维动力弹塑性分析的输入包括4组地震记录和1组人工地震波;静力弹塑性分析包括单向、双向和三向推覆共12种工况。结果表明,罕遇地震作用下,国家体育场大跨度钢结构最大位移小于其限值;主结构的塑性铰主要出现在桁架柱,数量很少,且屈服程度较轻;次结构的塑性铰数量少,极少数铰的强度下降至残余强度;结构的整体刚度没有下降,承载能力未达到最大。国家体育场大跨度钢结构设计达到了预定的抗震设防性能目标。对静力和动力弹塑性分析两种方法的结果进行了比较,探讨了静力弹塑性分析合适的加载模式,为大跨度钢结构的静力弹塑性分析提供了参考。     

广州天王中心大厦弹塑性地震反应分析

本文对采用巨型框架结构的广州天王中心大厦进行了罕遇地震下的弹塑性时程分析。将整体结构划分为两个子结构,对每一子结构分别采用平面协同模型进行静力弹塑性分析,得到层剪力-层间位移四折线骨架曲线和塑性铰分布。塑性铰分布表明结构符合“强柱弱梁”的原则。将两个子结构用刚性楼板连接,对结构进行罕遇地震下的弹塑性时程分析。计算结果表明,结构能满足大震不倒的设防要求。     

宁夏大剧院静力弹塑性分析研究

静力弹塑性分析是一种基于性能结构抗震分析方法,已经逐步用于复杂工程在罕遇地震作用下的结构弹塑性性能分析。利用Midas软件对宁夏大剧院进行静力弹塑性分析,并对4种工况下结构的静力弹塑性结果进行了分析研究。对分析得到的薄弱环节和薄弱部位进行针对性的加强,进而满足抗震规范规定的"三水准"、"两阶段设计"。     

某超高层建筑主楼结构选型与分析

对一栋超高层建筑采用三种不同结构体系进行比较,最终确定采用钢框架-支撑结构体系,其中层1～4为型钢混凝土结构。采用SATWE,ETABS程序对结构进行多遇地震作用下的计算,各项计算指标均满足规范要求。并对整体结构进行了弹性动力时程分析补充计算和罕遇地震作用下静力弹塑性分析。计算结果表明,该结构体系是安全可行的。     

江阴某超限高层住宅结构设计与分析

江阴某住宅建筑高度为140.95m,属于B级高度建筑,高宽比超限;采用剪力墙结构体系,属于超限高层建筑。针对结构超限情况,工程设计人员采用PKPM和MIDAS两种不同软件对工程建筑结构进行了多遇地震计算,采用PKPM软件进行多遇地震下弹性时程分析,同时还利用PUSH&EPDA软件对结构进行了罕遇地震静力弹塑性分析。分析结果表明,结构各项计算指标均满足规范要求,结构整体设计能达到预期的抗震性能目标,并针对结构超限采取了加强措施,以提高其结构承载能力和延性。     

浙江影视后期制作中心超限高层结构设计

浙江影视后期制作中心综合大楼主楼采用框架-核心筒结构体系,建筑高度218m;为超B级高度的超限高层建筑,在6层通过钢结构采光顶与大型演播厅组团相连。采用基于性能的抗震设计方法,针对不同的超限情况采取了相应的技术措施。应用SATWE、MIDAS等程序对结构进行多遇地震作用下的计算,各项计算指标均满足规范要求。对结构进行了弹性动力时程分析补充计算和罕遇地震作用下静力弹塑性分析,计算表明结构能够抵抗大震水准的地震作用及钢结构采光顶滑动支座的设计满足罕遇地震作用下的位移要求。     

三心圆柱面网壳弹塑性地震响应分析

通过对不同跨度、不同长度、不同支承形式以及不同厚度的三心圆柱面网壳进行数值计算,考察其在设防烈度及罕遇地震作用下的弹塑性动力响应特点.所有柱面网壳模型的杆件截面均根据非抗震设计工况满应力优化设计确定,并满足多遇地震作用的验算.通过对杆件进行单元细分并引入初始缺陷以有效模拟压杆的失稳.由规范反应谱生成三向人工波,采用非线性时程法计算网壳的弹塑性响应.基于计算结果,统计了7度、8度中震及大震作用下的结构塑性变形发展特点和塑性杆件分布区域.研究表明:网壳长度、跨度和厚度的改变会使结构出现较大的弹塑性响应差异;仅满足小震验算的三心圆柱面网壳在中震和大震作用下可能会失效,且失效结构的薄弱位置主要位于距支座1/4跨度的区域;网壳从薄弱区域杆件出现塑性应变到整体结构失效的时间间隔很短.为满足"三水准"的抗震设防目标,建议三心圆柱面网壳的抗震设计进行中震及大震验算.     

高宝大厦巨型框筒结构静力弹塑性(Pushover)分析

将结构静力弹塑性分析与地震反应谱结合起来的Pushover方法是一种简单有效的结构抗震能力评定方法,已在我国逐渐得到推广应用.依据该法基本原理,对上海高宝大厦的巨型框筒结构进行罕遇地震下的抗震分析,得到性能点处的层剪力、层间位移角曲线和塑性铰分布.计算结果表明,该结构符合"强柱弱梁"的原则,能满足大震不倒的设防要求.     

郑东商业中心连体超限结构工程设计与分析

结合郑东商业中心复杂连体超限高层结构,应用SATWE,YJKS,MIDAS Building等多种软件对结构进行多遇地震、设防烈度地震及罕遇地震作用下的结构计算分析,并进行结构在弹塑性阶段的静力弹塑性分析,了解结构的整体性能和动力特性。针对结构特点,选用了合理的结构抗震性能目标。经过对结构设防烈度地震及罕遇地震作用的计算,结构性能状况满足结构抗震性能目标的要求。     

局部杆件失效对网壳结构静力承载性能的影响

考虑到网壳结构在实际使用下受自然侵蚀和人工二次施工的影响,将无法按设计预期情况使用的杆件作为失效杆件进行处理,对具有失效杆件的网壳结构进行静力分析和屈曲分析,得出失效杆件靠近网壳中心顶点较为不利,而靠近边部影响微小的定性结论,并且矢跨比过小也会对其不利影响具有放大的作用。此外,高阶屈曲模态受杆件失效的影响较低阶更小,当阶数足够高时,失效所带来的影响可忽略不计。     

Finite element analysis of the elastic static properties and stability of pretensioned cylindrical reticulated mega-structures

For the cylindrical reticulated mega-structure, two types of cable-strut arrangements are presented. The basic static properties of the pretensioned reticulated mega-structures with different types of cable-strut arrangements are compared and the optimal one is then selected. The elastic static property and stability of the structure with the optimal cable-strut arrangement is comprehensively analyzed. And the indexes including the decrease in structural displacement, reduction in horizontal support reactions, uniformity of distribution of member forces, and the improvement of structural stability are compared with those of the corresponding non-pretensioned reticulated mega-structure. Also, the effect of values and distribution of the cable pretensions on structural stability is studied, and the influence of half-span loading on structural stability is investigated. Results indicate that the static properties and stability of the structure can be most effectively improved for adoption of the crossover arrangement of the cables and struts according to the buckling shape of the non-pretensioned structure. Additionally, the ultimate load-carrying capacity of the structure with small ratio of rise to span can be more effectively improved when the pretension of the cables set in the mid-span is larger than that of the cables set on both sides of the structure.     

大矢跨比单层球面网壳动力试验模型弹塑性稳定分析

为了解水平地震作用下具有不同失效机制的单层球面网壳结构在静力荷载作用下的弹塑性稳定性能,利用有限元软件ANSYS,对两个矢跨比为1/2的单层球面网壳结构试验模型进行双重非线性全过程分析,获得结构的弹塑性极限承载力,比较二者的失稳模态,初步了解二者之间的差异。考察结构杆件屈曲、初始缺陷等因素对结构稳定性能的影响,并分析各因素对结构极限承载力的影响规律。结果表明,地震作用下,具有强度破坏特征的网壳结构在静力下的失稳模式表现为结构的整体失稳,而发生动力失稳破坏的结构则表现为局部失稳破坏。杆件失稳和初始缺陷使结构的临界荷载大幅度降低,且地震作用下属于强度破坏的单层球面网壳结构在静力下对初始缺陷的敏感性大于动力失稳破坏结构。     

非对称荷载对大跨度非规则单层网壳结构性能的影响

以某大跨度非规则单层网壳为研究背景,应用ANSYS通用有限元分析软件对网壳结构进行了建模并重点模拟了风荷载、雪荷载、温度效应等多种非对称荷载作用,进行了静力分析、特征值屈曲分析以及非线性稳定分析。得到了网壳结构在15种典型荷载组合下的内力、位移结果,分析了非对称荷载对网壳结构静力性能的影响;考虑了几何非线性、材料非线性、初始缺陷,得到了网壳结构在非对称荷载作用下的稳定系数,分析了非对称荷载对网壳结构稳定性能的影响。强调指出非对称荷载作用在大跨度单层网壳结构设计中的重要性,为大跨度非规则单层网壳设计提供参考。     

考虑杆件屈曲的网壳结构的稳定性

为了了解杆件屈曲对网壳结构稳定性的影响,关键问题就是如何区分网壳结构中的杆件屈曲并得出其辨别方法。以一个Kiewitt-8型球面网壳为实例,研究杆件屈曲的特性和传播规律。同时,应用有限元分析软件ANSYS对一个球状网壳结构模型的测试结果进行分析和比较,得出对杆件屈曲的判定结果和其对结构的影响。判定结果与试验数据完全吻合。从杆件屈曲方面考虑,对材料非线性,初始几何缺陷以及杆件型号对杆件和网壳结构稳定性的影响进行研究。结果显示,所采用的方法可以有效地判定网壳结构的杆件屈曲问题;杆件屈曲和其扩散会直接影响到整个结构的稳定性。     

考虑杆件失稳影响的网壳结构稳定性研究

为了解和掌握杆件失稳对网壳稳定性的影响,指出判别网壳结构杆件失稳的关键问题并提出杆件失稳的判别方法。采用有限元软件ANSYS及自编的前后处理程序对已有网壳试验进行对比分析,得到模型结构的全过程响应、杆件失稳的判断结果和杆件失稳对结构的影响,分析结果符合已有试验结果。并以Kiewitt8型球面网壳为例,分析网壳结构杆件失稳特征及在网壳结构中的传播规律。同时,在考虑杆件稳定性的基础上,考察材料非线性、初始几何缺陷以及杆件挠曲二阶效应和挠曲失稳对杆件稳定性和网壳稳定性的影响规律。结果表明提出的方法可以有效地判断网壳结构杆件的稳定性,杆件失稳及其传播将直接影响结构稳定性。     

Stability of reticulated shells considering member buckling

In order to understand the influence of member buckling on the stability of reticulated shells, a key problem of how to distinguish the member buckling for reticulated shell structures was pointed out, and judgment methods of member buckling were obtained. Using a Kiewitt-8 dome as an example, the buckling characteristic and propagation rule of member buckling were studied. Meanwhile, a reticulated dome model tested was analyzed and compared by using the finite element software ANSYS. Judgment results of member buckling and the influence of member buckling on the structure were obtained. The judgment results accorded well with the test. Then taking the member buckling into consideration, the effect of material nonlinearity, initial geometrical imperfections, and member size on the stability of the members and the reticulated shell structures were investigated. The results show that the methods adopted can judge the member buckling for reticulated shell structures effectively; the member buckling and its propagation can affect the stability of the structure directly.     

单层组合加肋拱支网壳的稳定性

介绍了某相贯单层组合加肋拱支网壳结构在竖向荷载及风荷载作用下的整体稳定性。采用有限元软件MIDAS,在两种荷载工况下分别进行了此网壳结构的特征值屈曲、几何非线性屈曲分析,初始缺陷对网壳结构的整体稳定性影响分析。结果表明:网壳结构对初始缺陷较为敏感,初始缺陷会明显降低结构稳定性;不同的荷载工况下,失稳的情况亦不同且网壳结构稳定临界系数随着荷载的增大而降低。     

基于ANSYS的网壳结构屈曲数值分析

介绍了网壳结构的发展和特点,分析了网壳结构的计算方法,基于大型有限元软件ANSYS对单层网壳进行了屈曲分析,给出了具体结论,为工程结构设计与监测提供了理论依据。     

Static properties and stability of cylindrical ILTDBS reticulated mega-structure with double-layer grid substructures

For the cylindrical intersecting-latticed-three-dimensional-beams-system (ILTDBS) reticulated mega-structure with double-layer plane-plate grid substructures, the configuration, form parameters, the support styles of the main structure, and the support ways of the substructures on the main structure are analyzed firstly in this paper. Then the geometrically nonlinear mechanical model and corresponding stability analysis procedure are developed, and the structural stability including buckling modes, ultimate loads under different kinds of conditions and a series of parametric analyses are researched. Moreover, the general failure conditions of the structure are discussed. Finally the basic static properties of the structure are investigated, and a series of parametric analyses with respect to static properties of the structure are performed. All this work will provide theoretical guidance to the actual engineering application of this structure.