索支撑五、六边形网格单层球面网壳结构研究

文章利用有限元软件3D3S和ABAQUS,以六边形对角布索方案建立了跨度50m,矢跨比1/5的索支撑五、六边形网格单层球面网壳和相应的单层球面网壳的数值模型,对其杆件应力比、刚度、动力特性和稳定性进行了比较研究.结果表明,该类型索支撑单层球面网壳的力学性能均优于相应的五、六边形网格单层网壳结构;索支撑五、六边形网格单层网壳的杆件分布相对较为稀疏,具有较好的建筑视觉效果.     

单层球面网壳缺陷极限荷载概率分布研究

单层球面网壳是对缺陷比较敏感的大跨空间结构,节点的初始安装偏差、杆件的初弯曲、杆件的残余应力是影响结构稳定性的三种主要初始缺陷。本文利用半波正弦曲线考虑了杆件的初始弯曲影响,根据CRC模型推导了能够考虑残余应力影响的应力应变关系,并利用有限元软件ansys的二次开发编写了相应的程序;然后利用蒙特卡洛法针对不同的节点安装偏差样本进行双非线性计算,进而得出网壳结构的极限荷载概率分布规律和其最小极限荷载。从而为单层球面网壳结构的设计和应用提供了方便。     

单层球面网壳火灾爆炸动力响应

以K8型单层球面网壳为研究对象,考虑几何非线性和温度对材料性能的影响,完整模拟了单层球面网壳在发生火灾的不同阶段受到爆炸冲击作用时的动力性状。据B-R准则,通过爆炸峰值超压与结构动力特征响应之间的关系,可判定K8型单层球面网壳在不同火灾阶段,爆炸冲击作用下的动力稳定性临界峰值超压。分析了单层球面网壳的矢跨比、屋面荷载、约束布置等参数对其在不同火灾阶段的爆炸冲击动力稳定性的影响。研究表明：火灾对网壳结构在爆炸冲击作用下的动力稳定性有较大影响,当网壳杆件最高温度达500℃以上时,结构的抗爆能力明显降低。矢跨比、屋面质量、约束布置对网壳在火灾不同阶段的抗爆能力均有不同程度的影响。     

单层球面网壳结构的几何非线性分岐屈曲的研究

利用几何非线性有限元方法，分析了单层球面网壳的稳定性，推导了Ｕ．Ｌ坐标系了的几何非线性空间梁单元，采用柱面弧长法为加载策略，求解结构的平衡路径。利用“位移扰动法”对单层网壳结构的分岐屈曲进行了一些探讨，求是了扁拱和一单球面网壳的分岐路径。     

强震作用下球面网壳动力强度破坏研究

为全面认识壳结构塑性发展全过程,以单层K8型球面网壳结构为例,采用ANSYS程序专有的Pipe20单元,对网壳结构的塑性内力重分布、网壳杆件进入塑性比率、杆件截面进入塑性程度、构件塑性变形、结构塑性位移、结构关键节点位移等随地震加速度幅值的全过程响应进行了全面分析．获得了对球面网壳结构有关塑性发展和动力强度破坏行为的认识,较完整地建立了网壳结构高烈度强震分析的实用方法．     

异形单层网壳结构的整体稳定性研究及关键节点分析

单层网壳结构属于缺陷敏感结构,整体稳定问题是结构设计的关键.单层网壳结构可以采用空间相贯节点,有必要对节点进行三维实体有限元分析,在此基础上研究节点的力学性能.本文总结了单层网壳结构整体稳定分析的方法,归纳了空间相贯节点三维实体有限元分析方法;针对异形单层网壳结构,研究了结构的静力性能、结构网格与建筑形状对结构承载能力的影响,确定了结构的弹性稳定承载力和弹塑性稳定承载力;对空间相贯节点进行了有限元分析,得到节点处应力的分布情况,并研究了节点隐蔽部位有无焊缝对节点力学性能的影响.结果表明：异形单层网壳的曲率变化和结构网格对关键部位处杆件受力影响较大;稳定承载力对单层网壳结构起控制作用,对此异形单层网壳进行弹塑性稳定分析,结构安全系数达到24;隐蔽部位焊缝对节点承载力的影响较大,设置隐蔽部位焊缝后,节点处各杆件的最大应力可减小20%以上.     

营口市奥体中心体育馆屋盖结构优化选型

为得到营口市奥体中心比赛用馆屋盖结构的合理形式,基于通用有限元软件ANSYS及自主开发的辅助接口程序,对双层网壳及弦支网壳的两种结构形式进行了细致的受力分析,通过结构位移、支座反力、杆件内力及用钢量等参数的对比,确定了屋盖结构采用下层索在同一斜平面内的弦支网壳形式;同时对此结构形式进行更全面更具体的优化设计,从结构的总体变形、内力响应、用钢量等方面验证了此结构形式的合理性及可行性.     

80 m球径螺栓球节点单层球面网壳地震响应分析

为探究半刚性节点单层球面网壳在地震荷载作用下的动力响应特征,针对沈北新区80 m球径螺栓球节点单层球面网壳,采用有限元软件ANSYS,引入节点试验和数值分析数据来模拟实际工程中螺栓球节点的抗弯性能,建立可考虑节点刚度的精细化数值模型,并进一步考虑局部杆件和节点加强、壳体外表面安装围护材料等不同结构条件的变化,在此基础上,对其开展了自振特性及在不同峰值地震荷载作用下动力响应分析.分析结果表明:本项目已建成的大跨度螺栓球节点单层网壳具有良好的抗震性能,但螺栓球节点单层网壳局部开洞会形成明显的刚度薄弱区,建议洞口周边采用焊接球节点并对周圈杆件加强.若在现有结构外表面安装围护玻璃则导致结构的抗震性能明显降低,罕遇地震下,节点最大位移将比竣工结构增大140.1%,杆件最大应力增大77.8%,节点最大位移时程曲线有发散迹象,表明结构有发生整体倒塌的可能性.     

多点冲击荷载作用下单层球面网壳试验研究

为研究网壳结构在多点冲击荷载下的动力性能,本文通过对K6型单层球面网壳进行多点弹性冲击试验研究,分析冲击过程关键杆件动应变峰值,关键节点位移峰值及加速度时程曲线,发现冲击点数量和冲击位置对网壳结构冲击区的动力响应影响较大。通过ANSYS/LS-DYNA建立了试验模型的等尺寸模型,综合对比试验与数值模拟结果发现:模拟结果与试验结果吻合较好,结构动力响应变化趋势相同。研究发现:随着冲击点数的增加,网壳冲击区的应变、位移及加速度逐渐增加;在相同的冲击点数量及冲击速度下,冲击点越集中,网壳结构冲击区的应变、位移及加速度越大;当冲击点数量一定时,冲击点距离网壳结构顶点越远,网壳结构冲击区的位移越小。     

摩擦摆支座在K8型单层球面网壳结构中的隔震研究

为获得应用摩擦摆支座(FPB)单层球面网壳结构的抗震性能,将摩擦摆支座精细化有限元模型应用到跨度为80 m的K8型单层球面网壳结构中,对两种支承形式的网壳结构施加相同的地震波.依据结构杆件和节点动力响应对摩擦摆支座的隔震效果进行分析,讨论了在水平和竖向地震动时摩擦摆支座的摩擦系数和曲率半径对单层球面网壳地震响应的影响规律.结果表明:随着地震动强度的增强,摩擦摆支座的最优摩擦系数也随之增加;摩擦摆支座曲率半径越大网壳结构的地震响应越小.在上述研究基础上,对单层球面网壳结构如何选择摩擦摆支座进行了一些讨论.