双层拱形网壳结构预张拉力优化分析

双层拱形网壳结构在建筑美观和受力合理性上有着独特的优势,在大跨度空间结构中的应用越来越广泛。在双层拱形网壳结构的设计和安装过程中,控制拉索的预张拉力是保证其安装安全和位形符合设计要求的关键。本文从确定双层拱形网壳结构拉索预张拉力的分析优化方法入手,选择精确可靠、分析简单的方法,依托实际工程的对比计算,得到了逆分析法和张力补偿法对双层拱形网壳结构拉索预张拉力分析的结果。比较后发现,张力补偿法更适用于双层拱形网壳结构拉索预张力的确定。     

基于改进遗传算法的主动拉索柱面网壳优化控制研究

主动拉索柱面网壳是指通过在柱面网壳的底部安装拉索,并在拉索中引入作动系统,实现可主动调节自身形状及内力的一种自适应结构.首先建立结构的形状与内力控制模型,确定优化目标函数.然后根据优化模型的特点,针对传统遗传算法局部收敛能力差的缺陷,提出了一种改进的遗传算法,即通过在遗传算法中引入一个梯度下降算子,提高遗传算法的局部搜索能力.最后以一主动拉索双层柱面网壳模型为优化算例,分别对遗传算法和改进遗传算法的计算结果进行比较.结果显示,改进的遗传算法求解质量更优,效率更高,对于主动拉索柱面网壳以及类似自适应结构的优化控制具有更好的适用性.     

某体育馆预应力网壳结构非线性分析

大型空间网壳结构设置预应力拉索的目的是减小支座处的水平推力,改善网壳的受力状态,提高网壳结构体系的整体刚度,以提高网壳的承载能力和稳定性.预应力设计是这类结构的关键技术之一.以ANSYS有限元软件为分析平台,详细介绍某体育馆工程有限元分析中探索出的强制性几何非线性分析方法和预应力的调整方法,并提出预应力的调整原则.该方法可为网壳结构预应力设计提供参考.     

平面预应力弦支穹顶组合网壳结构施工关键技术

弦支拉索与水平拉索组合同上弦主拱钢桁架连接,形成一种新型的组合网壳结构体系。主要介绍了此类新型结构体系在广饶国际博览中心中的应用,分析了其工程难点与解决措施、网壳结构及拉索的总体施工方案、拉索施工监测方案等。重点介绍了撑杆与弦支拉索、撑杆与上弦主拱桁架、网壳支座处的连接节点设计。经监测,施工过程中,结构最大变形和钢结构等效应力均满足施工工艺要求。     

张弦网壳结构拉索张拉施工仿真模拟分析

滑移法适用于大跨度网壳结构施工,施加拉索可以有效控制网壳变形。拉索网壳的滑移施工过程是一个时变过程,结构在每一施工步骤均不相同。通过计算机仿真模拟施工过程可以得到不同施工步骤的拉索张拉力,为实际施工提供依据。     

斜拉网壳结构的构件分析和非线性动力计算

斜拉网壳结构是空间网壳结构与柔性拉索族系的有机结合。文中导出了空间杆单元几何非线性刚度矩阵,阐明了斜拉索的非线性特性和塔柱计算,给出了结构非线性动力响应计算策略并做数值分析。计算表明,该类结构频谱密集,且自振频率明显高于对应的网壳结构;反应谱法与时程分析法的计算结果差别较大,因此对大跨度（斜拉）网壳结构须用后者验算。     

基于节点竖向移动的预应力单层网壳结构形态创建方法

研究了预应力加载程度、节点高度变化两类不同设计变量对预应力单层网壳结构承载力的影响.建立以索力值、节点竖向坐标为设计变量,以结构储存应变能最小为目标函数,以结构允许变化空间作为约束条件的优化数学模型.在优化方法上,首先以结构储存应变能最小确定索力值,然后计算节点应变能对竖向坐标灵敏度,以调整节点空间位置进一步减小结构应变能,改善结构受力状态,反复迭代,直至结构形态最优.算例表明本文提出的拉索预应力单层网壳结构形态创建方法可行.     

瓯海奥体中心体育馆屋盖结构选型及分析

瓯海奥体中心体育馆共设8000座，屋盖造型为东西向高、南北向低的圆柱面，展开面积约10767m²,最大跨度100.6m.屋盖结构采用弦支网壳结构体系，拉索布置放弃了传统的环索+径索布置体系，而采用北京工业大学薛素铎教授提出的无环索交叉索系，为国内外首例该索系工程.本文主要介绍屋盖结构体系选型分析过程.首先，结合建筑造型及结构设计合理化需求，对各种备选结构体系进行了比选.随后，根据选定的弦支网壳结构体系进行了张拉索系的对比分析.最后，对上弦网壳布置、拉索布置、支座条件进行了对比优化，并依据经济性对比结果选定结构体系.研究结果表明：通过合理的结构选型及体系优化，本工程屋盖能够非常好地满足建筑美观要求、结构合理性要求、结构安全性要求及设计施工整体经济性要求.     

张悬网壳技术

张悬网壳结构是由单层同壳，圆周和放射方向的拉索及连接拉索和网壳之间的支杆组成（图1）。圆周和放射方向拉索来源于张力组合体系。开发者的意图之一是，用放射拉索平衡网壳的推力从而减小甚至抵消网壳的圆周杆件的内力（可是，圆周杆件未被去掉）。其意图之二是，以拉索补强单层网壳提高失稳破坏荷重。由于拉索的采用需要在结构内加预应力。网壳可视为‘刚’结构，单层网壳结构存在着失稳破坏问题。拉索结构可视为‘柔’结构，变位较大。张悬网壳结构以拉索补强单层网壳结构从而自成一体。目前，张悬网壳的建筑实例均属中小型体育馆（跨…     

考虑整体稳定的单层网壳截面优化设计

整体稳定性是单层网壳结构设计中的一个关键问题.在进行此类结构的优化时,必须考虑整体稳定性的影响才能得到符合规程要求的设计.本文综合考虑了位移、应力和杆件稳定以及结构整体稳定性条件,提出了基于最优准则法的优化设计方法,可按照钢结构设计规范和网壳结构规程的要求,对单层网壳结构进行杆件截面设计.     

某体育馆预应力网壳结构非线性分析

大型空间网壳结构设置预应力拉索的目的是减小支座处的水平推力,改善网壳的受力状态,提高网壳结构体系的整体刚度,以提高网壳的承载能力和稳定性。预应力设计是这类结构的关键技术之一。以ANSYS有限元软件为分析平台,详细介绍某体育馆工程有限元分析中探索出的强制性几何非线性分析方法和预应力的调整方法,并提出预应力的调整原则。该方法可为网壳结构预应力设计提供参考。     

某巨型厂房钢网壳结构施工过程分析

以某巨型厂房钢网壳结构作为研究对象,采用MIDAS Gen 8.26软件进行网壳安装全过程仿真分析,包括提升过程受力分析、临时水平拉索索力分析、网壳结构施工过程抗风分析、提升架及拉索卸载分析等。分析结果对施工方案优化与辅助设施的设计提供可靠依据。     

基于改进应变能法的无环索弦支穹顶拉索重要性评价（英文）

基于上部网壳总应变能变化量峰值和上部网壳杆件应变能变化率标准差提出一种改进应变能法,用于评价无环索弦支穹顶不同部位的拉索重要性。改进应变能法采用上部网壳总应变能变化量峰值作为主要评价指标,其目的是表征断索后上部网壳的最不利状态且避免断索导致的下部预应力索杆体系应变能损失对以结构总应变能为指标的评价结论的干扰。改进应变能法采用上部网壳杆件应变能变化率标准差作为辅助评价指标的目的是考虑上部网壳不同部位应变能变化的分布情况。以含有三层无环索预应力索杆体系的直径100 m的无环索弦支穹顶为例。首先,建立结构有限元分析模型,通过施加预应力和外荷载得到无环索弦支穹顶的荷载态。然后,基于荷载态采用杆件瞬时移除技术完成断索模拟,采用中心差分积分模式的修正拉格朗日列式增量解法求解断后无环索弦支穹顶的杆件内力时程和节点位移时程。同时,基于杆件内力时程和节点位移时程,求得上部网壳每根杆件的应变能时程。最后,在此基础上,求得上部网壳总应变能时程和上部网壳杆件应变能变化率标准差。如果某部位断索后发生了结构连续倒塌,则该位置拉索的重要性排在首位或并列排在首位;如果未发生结构连续倒塌,则根据不同部位断索后的上部网壳总应变能变化量峰值和上部网壳杆件应变能变化率标准差为指标评价不同部位拉索的重要性。比较上部网壳总应变能变化量峰值,当断索后上部网壳总应变能变化量峰值越大,则该部位的拉索重要性越高;当上部网壳总应变能变化量峰值较为接近时,应补充比较上部网壳杆件应变能变化率标准差:上部网壳杆件应变能变化率标准差越大,拉索重要性越高。结果显示:无环索弦支穹顶的所有拉索预应力乘以相同倍数后以及所有拉索的截面面积乘以相同倍数后,采用以结构总应变能作为评价指标的拉索重要性评价结论会随预应力倍数和截面面积倍数的变化发生明显变化。这种现象的主要原因是下部预应力索杆体系应变能下降而上部单层网壳应变能上升,导致结构总应变能变化规律复杂。基于改进应变能法,采用上部网壳总应变能变化量峰值和上部网壳杆件应变能变化率标准差作为评价指标,则拉索重要性评价结论不随预应力倍数、截面面积倍数和上部网壳形式的变化而变化,避免了下部预应力索杆体系应变能下降带来的干扰,且可以有效区分不同部位的拉索重要性。研究表明:基于结构总应变能指标的拉索重要性评价方法不适用于无环索弦支穹顶,提出的改进应变能法可以有效评价无环索弦支穹顶不同部位拉索的重要性。基于改进应变能法分析发现:最外层预应力索杆体系中索力较大,断索的不对称变形导致不同部位拉索的重要性略有区别,拉索的中间段的重要性略小于其余各段;其余各层的索力远小于最外层,不同部位拉索的重要性没有明显区别。不同层预应力索杆体系之间,最外层的拉索重要性最高,向内依次降低。分析中还发现,断索部位附近的网壳杆件应变能变化较为明显,而距离断索部位较远的网壳杆件受到的影响很小;断索仅对无环索弦支穹顶的局部有影响,对结构主体的影响不大。     

弦弓式预应力柱面网壳结构的稳定性和抗震性能分析

在大跨度干煤棚工程设计中采用的弦弓式预应力柱面网壳结构是由网壳和预应力拉索组成的杂交体系。采用非线性有限元方法研究了这种结构的稳定性,分析了各种荷载工况、初始缺陷和拉索预应力对结构稳定性的影响。分析了预应力对结构自振特性的影响,然后采用振型分解反应谱法对结构的水平及竖向地震反应进行了研究,总结了结构地震内力系数分布规律。研究表明,布置拉索对结构的稳定性能改善明显,结构的极限荷载提高30%以上,施加的预应力对结构的动力性能影响不大。     

基于风洞试验成果的大跨度网壳结构优化

以某大跨度网壳结构为研究对象,对建筑结构进行了风洞试验.将风洞试验体型系数结果引入大跨度网壳结构并优化设计.应用复形法建立了网壳结构目标函数,初步拟定网壳结构的网格尺寸、网壳厚度、网壳矢高,以杆件的截面面积为设计变量,杆件的强度和最小截面尺寸为约束条件,并编制了相应的程序,对三圆弧网壳结构外形尺寸进行多种方案的优化设计,比较试验与规范风载体型系数优化结果,为类似网壳结构设计提供参考.     

索撑双向网格型单层柱面网壳稳定性研究

双向网格型单层柱面网壳结构不仅外型美观、各构件布置规则,而且质量轻、采光好。但是随着网壳跨度越来越大,整体稳定性问题也日益突出,因此制约了此类网壳结构在实际工程中的应用。为此,针对双向网格型单层柱面网壳结构,提出了一种新型布索方案,即在双向网格面内布置斜拉索提高结构的面内刚度,在双向网格面外通过撑杆布置横、纵拉索提高结构的面外刚度。首先通过对不同跨度网壳结构的弹塑性分析验证拉索的布置效果,并考虑各种参数变化对结构稳定性的影响,论证了此类网壳结构的合理性和实用性。其次,结合模型的静力试验研究了此类索撑柱面网壳结构的稳定性,论证了拉索布置的合理性。结果表明,采用撑杆和拉索的交错布置后,网壳结构的受力更加合理,其承载能力有了大幅度提高。此类索撑网壳结构为缺陷不敏感结构,但是撑杆长度对结构承载能力的影响很大,对于不同跨度的网壳结构,撑杆的最佳长度有所不同,实际工程中要确保撑杆具有最佳长度。     

单层叉简网壳的预应力研究

对拉索预应力单层叉筒网壳的非线性分析方法进行了深入的研究,采用有初始应变的拉索单元来引入预应力,可方便地进行预应力结构的非线性分析,拉索单元始终包含在结构模型中,分析准确而高效.本文提出了初始应变分析法与预应力结构的张拉锚固和使用各阶段的对应关系,即将预应力张拉锚固施工作为非线性分析的第一增量步处理,从而实现了连续的非线性分析.应用初始应变分析法,探讨了设置于支座间的预应力拉索和辐射状预应力拉索对单层叉筒网壳结构的作用.     

弦弓式预应力柱面网壳结构风洞试验及风致效应研究

弦弓式预应力柱面网壳结构是一种新颖的结构形式,通过对网壳下部拉索施加预应力使结构成为自平衡体系,某火电厂干煤棚为弦弓式预应力柱面网壳结构在干煤棚结构中的首次应用,风荷载是其主要荷载之一,目前规范对该类网壳结构的体型系数未作明确规定,因此需要进行风洞试验来确定其体型系数,试验考虑了网壳周边环境的作用,严格模拟了规范规定的大气边界层风场,分析研究了网壳表面风压分布规律及其影响因素,给出了可供设计采用的体型系数,同时进行了风致效应的研究,研究表明,周边环境对网壳表面风压分布的影响较大而煤堆的影响较小,大气边界层风场中风速脉动导致的风压改变在设计时已不容忽视,风荷载对网壳下部预应力拉索应力起着卸载作用,各索的最大应力减少比例在20％左右。     

湘潭大学体育馆斜拉网壳屋盖受力分析

湘潭大学体育馆斜拉网壳屋盖由两片正放四角锥柱面网壳和24根预应力斜拉索组合而成,采用周边铰支撑.本文根据荷载及边界条件分析了不同预应力拉索作用位置和预拉力大小对屋盖结构的影响,提出了斜拉网壳存在一个最佳的拉索作用位置和合适的预拉力值使得该屋盖体系受力最为合理,且用钢量最少.     

预应力对将台冬季花园拱壳杂交钢结构承载性能的影响分析

北京将台冬季花园采用较为复杂的杂交结构,主要组成构件有网壳杆件、主钢梁、主钢柱、拉索、玻璃幕墙,其中幕墙悬挂于竖向拉索之上。拉索为结构主要的竖向承重构件,因此拉索的预应力对结构的承载性能有十分重要的影响。选取具有代表性的单榀拱结构,研究随着拉索预应力的变化结构变形及内力的变化情况。此外还选定网壳的初始破坏状态,运用改变传力路径法对结构进行防连续倒塌分析。结果表明,主索对结构承载性能的影响更大,结构在设定的局部破坏状态下不会发生连续倒塌,整体性能良好。