复杂连体高层结构整体稳定研究

针对JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》中关于高层结构整体稳定判断及刚重比限值的适用条件,明确了相关规定应用到复杂连体高层结构时存在的缺陷。在此基础上,基于欧拉临界失稳的基本原理,推导了适用于塔式刚性连体高层结构的刚重比限值,该限值主要受连接体与塔楼相对刚度的影响,并通过4个工程案例计算,表明采用规范方法将偏于保守,会放大二阶效应的不利影响。对于连接关系更加复杂的异形连体结构,通过刚重比判断结构的稳定性不再适用,应直接进行考虑二阶效应的非线性稳定分析,并建议借鉴空间结构稳定判断的方法,通过特征值屈曲分析、考虑几何非线性的直接静力稳定分析、考虑材料非线性的极限稳定破坏分析等,对结构的整体稳定进行评估。以某复杂三塔连体高层结构为例,采用所建议的方法进行稳定分析和评价。结果表明,该结构在弹性假定下稳定荷载因子大于10,考虑材料非线性时稳定承载力的安全系数超过2.0,满足安全要求。     

运营阶段悬索桥钢筋混凝土加劲桁梁有限元分析方法研究

采用传统分析方法对悬索桥钢筋混凝土加劲桁架结构进行分析,结果表明在运营荷载作用下构件计算内力普遍存在偏大问题。本文考虑结构几何非线性和材料非线性的影响,提出了该类结构杆件刚度考虑混凝土材料非线性影响的模拟方法,对某悬索桥进行了有限元分析及承载能力检算分析,并将计算分析结果与荷载试验结果进行对比分析,结果表明,运营阶段结构内力计算时,几何非线性效应不明显,考虑混凝土构件开裂对杆件刚度的折减影响,使构件受力状况与实际状况更加吻合。     

基于近似Woodbury公式的梁单元几何大变形分析

工程结构发生材料非线性时,往往伴随着几何大变形行为。而在非线性分析过程中,刚度矩阵的分解和求逆是不可避免的。该文将隔离非线性有限元法嵌入到更新拉格朗日格式中,建立了考虑材料非线性和几何大变形行为的梁单元控制方程。为了实现控制方程的高效求解,提出了近似Woodbury公式,其核心思想是:与舒尔补矩阵相关的线性方程组采用组合近似法求解,实时变化的整体刚度矩阵被假定在一段时间内保持不变,从而避免矩阵的实时更新和分解,拓宽了Woodbury公式的应用范围。依据时间复杂度分析,对该文方法进行了效率评估。结果表明:对于结构出现大范围材料非线性时的几何大变形问题,近似Woodbury公式依然具有高效性;通过对某钢筋混凝土框架结构进行地震反应分析,论证了该文方法在满足工程精度要求的前提下,能够高效求解结构出现大范围材料非线性时的几何大变形问题。     

张弦桁架结构静力稳定性分析

考虑结构构件稳定性设计的重要性,结合钢结构设计规范的相关要求,以某体育展馆张弦桁架结构为例,对张弦桁架结构进行特征值屈曲分析,研究了张弦桁架结构的失稳形式,考虑材料非线性进行非线性屈曲分析研究结构荷载——位移全过程工作性能,分析结果可供实际工程参考。     

基于退化体单元的PC梁全过程响应

文中基于非线性退化体单元,对PC梁的全过程结构响应进行了研究。基于Owen理论考虑了混凝土的材料非线性,同时采用了混凝土的关联流动法则。算例分析表明,文中基于非线性退化体单元用于PC梁的计算分析合理,且梁体临近破坏时,几何非线性对PC梁结构响应有一定影响。当结构处于弹性工作阶段,几何非线性对计算结果的影响不超过5%;当结构非线性程度比较高时,几何非线性的影响较大。而实际工程中混凝土梁不会出现在临近破坏阶段工作,故在正常使用阶段可不考虑几何非线性这一因素。具体分析方法可供实际PC梁的评估分析参考。     

某曲棍球基地看台罩篷钢结构设计与分析

某曲棍球基地看台罩篷采用悬挑管桁架结构。较系统介绍了悬挑罩篷的设计过程,重点介绍了设计中针对悬挑结构冗余度较低、罩篷曲面部分位置曲率较小及施工原因存在的非平直杆件问题所进行的考虑双重非线性的整体屈曲分析、考虑非线性屈曲的非平直桁架弦杆分析、考虑接触非线性及材料非线性的销轴节点分析,提出了桁架非平直弦杆计算中的处理方法。     

网壳结构弹塑性大位移全过程分析

单层网壳结构的稳定性不仅与结构的几何非线性有关,而且与结构的物理非线性也有很大关系。本文根据Von Misses屈服准则及Prandtl-Reuss增量关系,推导出理想弹塑性材料薄壁钢管杆件单元的增量本构关系,并用有限分割有限元法编制了计算程序。首先用此程序对近年来国外发表的一些实验和计算结果进行了验证;其次对双杆体系的弹塑性大位移全过程做了详细的描述;最后对一个具有285个单元636个自由度的单层短程线穹顶网壳做了弹塑性大位移全过程分析。结果表明,所采用的理论及计算方法是正确、可靠的;在考虑结构的几何非线性基础上,进一步考虑结构的物理非线性影响能够更全面地反映结构的非线性性能,从而为工程结构设计提供了可靠的理论分析。     

火灾下钢框架结构非线性反应分析与试验研究

采用不平衡力法 ,进行火灾下钢框架结构非线性反应分析。该方法可模拟结构的实际升温过程 ,考虑材料非线性和几何非线性的影响 ,并可考虑截面温度的非均匀分布并介绍了最近完成的三榀钢框架抗火试验情况。通过试验进行分析 ,验证了方法的有效性和可靠性。     

客运专线中V型刚构拱桥极限承载力研究

结合工程实例,运用有限元程序,采用弹性屈曲、几何非线性屈曲、几何和材料双重非线性屈曲三种方法对钢管混凝土拱桥的极限承载力进行了分析,并给出了影响拱桥极限承载力的主要参数,研究表明结构极限承载力与结构材料非线性的考虑与否、材料屈服应力的大小、荷载分布方式以及温度的变化有关联,对此类桥梁稳定性能的研究以及类似桥梁的设计有一定的参考价值。     

核电厂结构考虑材料非线性地震分析问题评述

从有限元分析模型、材料的本构关系开发相关程序等方面，概述了核电厂结构考虑材料非线性地震分析问题的研究现状，并且对重点内容进行了详细阐述，指出了目前的研究问题所在，为考虑材料非线性方面的后续研究提供方向性参考。     

配筋加气混凝土结构的非线性有限元分析

利用大型有限元软件ANSYS对配筋加气混凝土结构进行分析,主要考虑了模型的建立、材料的本构关系及破坏准则;并提出了对ANSYS结构非线性有限元的分析过程;最后,通过具体实例对试验值与计算值进行比较,得出有限元软件ANSYS不仅可以对配筋加气混凝土结构进行非线性有限元分析,还可以弥补传统方法的不足。     

大梅沙酒店大堂网壳结构稳定性分析

稳定性分析在单层网壳结构设计中非常重要。本文对大梅沙酒店大堂单层网壳的稳定性进行了系统的分析。根据静力计算的结果确定杆件截面,并运用有限元软件,对结构进行特征值屈曲分析,预测出结构的屈曲荷载的上限,在考虑初始缺陷、几何非线性和材料非线性的影响下,进行荷载-位移全过程分析,从而确定了结构的极限荷载。结果表明,对单层网壳稳定性分析时,应该同时考虑几何非线性和材料非线性。     

大梅沙酒店大堂网壳结构稳定性分析

稳定性分析在单层网壳结构设计中非常重要。本文对大梅沙酒店大堂单层网壳的稳定性进行了系统的分析。根据静力计算的结果确定杆件截面,并运用有限元分析方法,对结构进行屈曲模态分析,预测出结构屈曲荷载的上限,在考虑初始缺陷、几何非线性和材料非线性的影响下,进行荷载—位移全过程分析,从而确定了结构的极限荷载。结果表明,单层网壳稳定性分析时,应该同时考虑几何非线性和材料非线性。     

组合网壳的非线性稳定分析和试验研究

本文针对三参数方程描述的材料,进行弹塑性大位移稳定分析,研究了组合网壳面板和骨架协同工作时的几何非线性和材料非线性性能,用简化方法考虑结构进入弹塑性后对结构刚度矩阵的影响,并导出了有效的增量平衡方程列式.尝试采用特征刚度法作为自动荷载增量技术,得出了这种结构考虑双重非线性的前屈曲平衡路径.理论得到模型试验的验证.其后,通过计算分析得出重要结论.     

万达茂滑雪场中部钢结构整体稳定性分析

哈尔滨万达茂工程位于哈尔滨市松北新区,项目包括室内步行商业街、娱乐楼、超市、室内滑雪场、室内滑冰场、电影乐园等,其中室内滑雪场主体采用大跨度钢结构。该工程钢结构的整体稳定分析为设计过程中的难点。以万达茂滑雪场中部钢结构为例,介绍其结构体系及受力特点。分别用不考虑初始缺陷及考虑初始缺陷的模型分析了钢结构的局部稳定及整体稳定;考虑材料非线性、几何非线性及生死单元,用显式动力分析的方法研究了结构的整体稳定。     

既有桥墩承载力的分析

利用ANSYS有限元软件,选取合理的材料本构关系,综合考虑使用过程中桥墩表现出来的材料非线性以及几何非线性等因素,对既有桥墩结构进行非线性有限元分析,较精确地确定桥墩的现有极限承载能力,以达到更好的对桥梁结构进行维护的目的。     

大跨度刚性梁柔性钢管混凝土拱桥承载力分析

综合考虑了结构双重非线性因素，对该桥的极限承载力进行了深入研究。分析研究表明，对此类桥梁进行极限承载力分析时，材料非线性比几何非线性更为重要；加强拱脚处的拱肋及缀板能显著提高结构的承载能力。     

杆系结构的高精度非线性分析

在严格的材料、几何非线性分析的基础上,建立一套完整的对钢筋混凝土杆系结构进行高精度分析的非线性有限元法。该方法充分考虑材料非线性的作用,分别建立了面内分层法和面外分块法的计算模型。算例分析表明:与几何非线性相比,材料非线性对钢筋混凝土杆系结构的非线性分析起着更为关键的作用。只考虑几何非线性或对材料非线性做粗略处理会导致计算结果精度不够。     

某切边不规则单层凯威特球形网壳结构设计与研究

探讨了某切边不规则单层凯威特球形网壳实际工程的设计及研究。首先简要介绍了工程网壳的结构特点、荷载类型、设计信息等。而后利用SAP2000软件对带门洞和不带门洞的网壳模型进行分析对比,对切边处的支撑拱梁进行了变截面的参数化分析。研究了该球形网壳由于开洞而造成的不规则及不同支撑拱梁刚度的变化对网壳结构的承载能力、杆件内力分布规律、结构自振特性以及屈曲模态等的影响。最后采用ANSYS软件对该球形网壳进行了非线性稳定性分析,研究了其在考虑几何与材料双非线性时的失稳问题。分析结果能为结构及拱梁的优化设计提供参考。     

某拱形刚架体育馆极限承载力研究

采用ANSYS Beam189单元,对某体育馆多次变曲率、变截面拱形刚架进行了弹性、几何非线性、几何材料双重非线性分析。通过调用外部程序直接施加残余应力,考虑初始几何缺陷,对结构进行了极限承载力分析。对比了各种分析的结构荷载—位移曲线,评估了结构的安全性能,为同类工程提供分析借鉴。