双层柱面网壳结构在竖向地震作用下的动力性能分析

本文采用子空间迭代法系统研完了双层柱面一壳结构的自根特性，按反应谱法分析了在竖向地震作用下柱面网壳结构的内力分布规律，井与相应的静内力作了比较，文中对柱面网壳考虑支承竖向弹性刚度及法向弹性刚度的动力反应作了分析，所得结果对实际工作有参考价值。     

网壳屋盖与下部支承结构动力相互作用研究

本以双层柱面网壳为研究对象,系统地研究了网壳屋盖与下部支承结构共同工作问题。针对钢网壳及混凝土支承体系这类组合结构,论首先推导出不同材料组合结构阻尼比的实用计算公式。进而通过对固定铰支座、弹性支座和整体分析模型多个网壳结构计算结果进行对比,指出若不考虑支承刚度而按固定铰支承进行分析将使设计极为不安全。与此同时论验证了用弹性支承代替整体分析的实用分析方法。     

双层曲面球形网壳结构支座刚度研究

根据实际工况建立双层曲面球形网壳的有限元分析模型,研究网壳架体与混凝土柱之间连接支座分别采用固定铰支座、滑动铰支座和弹性铰支座3种情况对网壳结构的影响,以及采用不同水平支承刚度的弹性铰支座时网壳结构杆件受力性能的变化情况。研究结果表明,采用弹性铰支座时网壳结构杆件轴力比采用固定铰支座和滑动铰支座小;从支座选型对网壳结构杆件受力的影响来看,采用有一定支承刚度的弹性铰支座对结构更有利;弹性支座的刚度建议取为2 000 k N/m。     

节点刚度对四边支承单层柱面网壳稳定性的影响

利用ANSYS有限元软件建立了半刚性节点单元模型,对四边支承单层柱面网壳进行了几何非线性全过程分析,主要考察考虑初始几何缺陷和荷载不对称分布情况下,节点刚度变化对柱面网壳稳定性的影响规律.研究结果表明,四边支承单层柱面网壳当缺陷相同时,刚度减弱,极限荷载下降,且抗弯刚度的影响较强;缺陷增大,扭转刚度对四边支承柱面网壳的影响增强;同一刚度下,随着缺陷的扩大,极限荷载呈下降趋势,随着刚度的减小,缺陷对网壳极限荷载的影响程度减弱;荷载不对称分布导致四边支承柱面网壳结构极限荷载降低至对称荷载作用情况的80％左右,缺陷变化使得节点刚度对极限荷载的影响程度有所改变,但对承载力终值影响不大.     

下部支承对网壳结构强震响应影响规律研究

随着社会的发展,网壳结构逐渐得到广泛的应用。以往的研究往往集中在单层网壳上,并只单一的研究上部网壳部分的强震响应。基于此,本文设计带下部支承的双层倾斜柱面网壳,并基于有限元软件ABAQUS研究下部支承高度、下部支承刚度对网壳结构的强震响应影响规律。结果表明,下部结构刚度、高度对网壳结构强震响应影响具有规律性。     

圆形平面不均匀柱网点支承球面网壳屋盖结构设计研究

由于使用功能和建筑平面布置要求,某职业技术教育中心圆形平面体育馆采用非均匀柱网布置,这使得屋面双层球面网壳结构的网格划分与一般情况不同。通过有限元分析,研究了双层球面网壳结构不同网格划分方式对网壳结构受力性能和用钢量的影响。结果表明,采用橡胶支座水平方向支座反力只有固定支座的1/14,构件最大压力只有固定支座时的62%;环向网格均匀划分和不均匀划分的网壳内力和用钢量相差不多,但网格均匀划分的网壳杆件种类要比网格不均匀划分少一半。     

华能大厦单层柱面网壳的设计及分析

以某低矢跨比的单层柱面网壳分析与设计为例,分析该网壳在各种荷载作用下的受力特点;讨论网壳支承刚度对网壳的受力影响;介绍网壳的设计和节点构造方法;并着重研究网壳的整体稳定性。得出：低矢跨比单层柱面网壳的整体稳定对支承刚度和初始几何缺陷较敏感;考虑塑性影响后,低矢跨比柱面网壳的稳定承载力相对弹性稳定承载力有大幅度降低;不同...     

点刚度法在提高柱面网壳刚度中的运用

阐述了点刚度法的基本概念。以 4 5m× 81m双层柱面网壳为例 ,对柱面网壳杆件布置形式对网壳刚度及用钢量的影响进行了研究。分析了两向正交正放、两向斜交斜放、正放四角锥、棋盘形四角锥、正放抽空四角锥等几种形式在相同荷载条件下的内力分布、三个方向最大位移及用钢量方面存在的差别。用点刚度法加以解释 ,得出了一些方法和结论。     

考虑下部支承效应的单层柱面网壳结构抗震性能研究

为研究下部支承对单层柱面网壳整体结构抗震性能的影响,建立了包含下部支承的整体结构有限元模型。通过增量动力分析方法对典型算例开展参数分析,分析了下部支承刚度、屋面荷载等参数对整体结构抗震性能的影响规律。结果表明：考虑下部支承与单层柱面网壳的耦合效应后,结构的自振频率减小,整体结构的刚度明显减弱;单层柱面网壳耦合体系的强震失效模式为强支承结构的网壳动力强度破坏与弱支承结构的支承动力强度破坏;随着支承刚度的增加,整体结构的承载力先减小后增大,网壳结构的塑性发展程度先增加后减小,下部支承结构的塑性发展程度逐渐减小;支承刚度越大,屋面荷载对结构承载力的影响越明显,整体结构的承载力随着屋面荷载的增加逐渐降低;考虑下部支承后整体结构的承载力降低了42.4%~85.5%,降低的原因主要包括下部支承结构的动力放大作用和柱间的不同步效应。     

某大跨度干煤棚网壳结构设计及优化研究

以某大跨度干煤棚网壳结构为研究对象,在柱面双层网壳结构方案的基础上,提出采用折柱面双层网壳结构的优化方案,通过建立多个计算模型,分析对比不同折线坡度、网壳厚度对结构承载力和用钢量的影响,确定最优的结构几何参数。研究结果表明,在相同用钢量的情况下,折线坡度为9.16%、网壳厚度为4.4m左右时,折柱面双层网壳结构极限承载力比柱面双层网壳结构提升27.3%。     

单层柱面网壳失稳区域预测及稳定承载力优化

网壳结构的极限承载力往往由其稳定性能所决定.从杆系结构在失稳前的受力状态分析出发，构建了以杆件的拉压刚度和杆件与节点切平面夹角乘积之和的网壳杆件构形刚度参数.通过对两个不同矢跨比柱面网壳的分析表明，考虑初始几何缺陷后，柱面网壳结构的失稳点发生在杆件构形刚度参数最小的区域；加强杆件构形刚度参数最小区域的杆件截面可以快速提高网壳的稳定承载力，且用钢量较为经济.所构建的柱面网壳杆件构形刚度参数以及衡量稳定加强效果的指标可以较好地预测失稳区域以及指导柱面网壳结构稳定承载力的优化设计.     

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.     

弹性支承单层柱面网壳稳定性

本运用非线性有限元全过程分析方法，结合新建的成都双流机场候机楼屋面大跨度单层柱面网壳，对弹性支承的大跨度单层柱面网壳结构的稳定性进行了分析，对比了不同支承条件、不同矢跨比和不同杆件截面对弹性支承的单层柱面网壳稳定性的影响，得出了有实际应用价值的结论。     

石家庄站站棚结构设计

石家庄站站棚为无站台柱雨棚,站棚屋面采用连续多跨柱面网壳结构,网壳通过主构件支承在钢管柱上。两列边柱采用钢管混凝土柱,以提高结构抗侧刚度,为网壳提供可靠的边界约束。由于网壳结构的曲面造型,温度效应对屋面超长结构的内力不起控制作用。综合考虑材料非线性和几何非线性的影响,对站棚网壳结构进行了极限承载力分析和弹塑性时程分析,后者同时考虑行波效应的影响。分析结果表明,钢管混凝土边柱为网壳提供了有效的侧向约束,网壳结构具有足够的承载力安全系数;站棚结构具有良好的抗震性能。     

柱面网壳结构体系性能分析

本以马家军室内田径训练馆屋面网壳设计为例,分析了柱面网壳的受力规律及其与下部支承结构刚度的关系,结果表明柱面网壳结构对边界条件非常敏感,提出网壳包络设计思想,得出了一些有益的结论和建议 。     

考虑节点刚度影响的新型大跨弦支穹顶结构温度效应分析

以1种新型大跨弦支穹顶结构为对象,采用有限元软件MIDAS/Gen800,在计算温度作用对结构基本静力性能影响的基础上,通过参数化分析,研究节点刚度对温度作用下弦支穹顶结构的构件内力、结构挠度和支座反力等响应的影响规律。结果表明:焊接空心球节点刚度对网壳靠中心部位杆件应力温度响应的影响较大,而水平支座约束刚度对网壳靠外部杆件应力温度响应的影响较大;从变化率上来看,焊接空心球节点刚度对外圈环索内力温度响应的影响较小,对内圈环索内力温度响应的影响较大,而水平支座约束刚度对各圈环索内力温度响应的影响程度相近。     

弦弓式预应力网壳结构的工程应用

结合实际工程背景,提出了新颖的弦弓式预应力柱面网壳结构,并应用于大跨度电厂干煤棚结构中。详细分析了结构的静力特性,采用了振型分解反应谱法计算了水平和竖向地震作用下结构的响应。提出了静载下支座位移为零的预应力施加准则,不仅使结构基本成为自平衡体系,而且降低了施工难度。计算分析表明,该结构整体刚度较大,杆件内力峰值较小,大部分杆件内力受斜风及温度作用的控制,用钢量仅为34kg/m2;结构受水平地震作用影响较大,杆件地震内力系数最大值为0.22。     

成都双流机场航站楼单层柱面网壳结构的整体稳定性研究

采用基于梁 -柱单元的非线性分析程序 ,对成都双流机场航站楼二典型柱面网壳 +支承柱这一整体结构在三种主要组合工况 (竖向对称荷载组合、竖向非对称荷载组合及风荷载组合 )作用下的承载性能进行了全过程追踪分析。结果表明 ,与单纯柱面网壳结构相比 ,柱面网壳 +支承柱这一整体结构的失稳路径单一 ,一般仅发生极值型失稳 ;其弹性极限承载力大大降低 ,几何缺陷敏感性亦有所降低     

抛物线型单层柱面网壳的抗震性能研究

本文对抛物线型单层柱面网壳进行了非线性时程分析,考察结构在水平、竖向和三向地震波作用下的地震响应。在El-Centro波、Taft波和人工波三种不同地震波作用下,对比研究了结构在不同矢跨比时的杆件轴力最大值和X、Y、Z三个方向的最大节点位移,研究发现在El-Centro波作用下结构响应最大。通过参数分析,考察了长跨比、屋面质量、初始缺陷的变化对结构地震响应的影响。在多遇地震和罕遇地震作用下,与传统的单层圆柱面网壳进行对比,研究发现抛物线型单层柱面网壳结构在减小杆件轴力值和节点位移、提高材料利用效率等方面表现出优势。除此之外,抛物线型单层柱面网壳结构在单位面积用钢量上也优于圆柱面网壳。     

中大震下大跨度双层柱面网壳的倒塌机理

以7个不同长度、厚度及支承方式的100m跨度双层柱面网壳模型为对象,分析地震作用下结构薄弱区域各类杆件的受力特点、失效原因及整体结构的倒塌机理.通过弹性反应谱法分析发现,双层柱面网壳距支座约1/4跨度处的杆件在非抗震设计工况及抗震设计工况下的最不利内力存在较大差异,且小震验算并不能使这些杆件的截面得以调整,这是该处形成薄弱区域的原因.薄弱区域各类杆件的地震内力与地震动分量及振型密切相关,其中弦杆(或腹杆)的内力由X(或Y)向地震动分量及首阶X(或Y)向水平振型提供绝对贡献.对结构进行7度大震和8度中、大震下的弹塑性时程分析发现,各模型塑性发展直至倒塌的特征总体相同,均为薄弱区域部分腹杆先形成沿网壳纵向的受压屈曲带,而后因内力重分布进一步在网壳中形成新的屈曲带,最终致使该类柱面网壳在跨度方向形成机构而倒塌.建议可以利用对薄弱区域的弦杆、腹杆内力起主要贡献的地震动分量和振型对结构进行针对性加强,以实现此类结构"大震不倒"的设防目标.