温度应力作用下弦支穹顶结构稳定分析

稳定性是衡量弦支穹顶结构使用性能的重要指标,而关于温度效应对弦支穹顶稳定性能的影响尚未充分展开。文中分别考虑在均匀和非均匀温度场下的情况,分析弦支穹顶结构的稳定性能。结果表明：常温下温度变化对弦支穹顶结构的稳定性能影响不大。     

地震作用下弦支穹顶结构动力稳定性参数分析

弦支穹顶结构是一种新型结构体系,它综合了单层网壳结构和索穹顶结构各自的优点.为全面认识弦支穹顶结构在地震作用下的动力稳定性问题,本文以具有实际工程意义的50m跨度凯威特型弦支穹顶结构作为研究对象,系统分析了多种因素对弦支穹顶结构动力稳定性临界荷载的影响,其中包括:不同支座条件、不同矢跨比和不同杆件截面、不同拉索布置层数、不同拉索预应力值以及不同地震输入.本文成果为弦支穹顶结构的工程应用提供有价值的参考.     

不同地震动输入下弦支穹顶结构的动力稳定性

本文采用基于B-R运动准则改进的动力稳定判别方法,结合结构的时程响应曲线,采用有限元软件ANSYS分别研究了El-Centro波、Taft波和天津波作用下不同矢跨比弦支穹顶结构的动力稳定性能和稳定形态,并作了比较。研究表明3种地震作用下,结构失稳形态均是非对称的;无论何种地震波下,结构的矢跨比越大,结构的稳定性越强;对于同一种矢跨比结构,El-Centro波作用下的结构动力稳定临界值最大,结构动力稳定性最好;天津波作用下的结构动力稳定临界值最小,结构动力稳定性最差。由此可见,不同的地震波作用下结构的动力稳定临界荷载值不同,仅通过一条地震波来研究结构的动力稳定性能是片面的。     

弦支穹顶结构的弹性稳定性分析

为了了解弦支穹顶在静力荷载作用下的稳定性能,采用有限元软件ANSYS对弦支穹顶的弹性和弹塑性稳定性能进行了对比分析,初步了解了弦支穹顶弹性与弹塑性稳定性能的主要差异,得出了一些对工程设计有用的结论。     

济南奥体中心弦支穹顶结构施工张拉分析

济南奥体中心体育馆屋盖采用了目前同类结构中跨度最大的弦支穹顶结构.弦支穹顶的施工张拉过程伴随着大位移,张拉模拟具有较大的难度.首先研究了支承条件与温度变化对结构施工张拉的影响,并给出了弦支穹顶的理想张拉成形态.基于索杆体系张拉成形的反分析法,提出了合理的不分级施工张拉方案.根据实际张拉完毕后的现场监测报告,分析了张拉的误差及其产生原因.最后提出了修正的施工张拉方案,并比较了施工的难度与合理性.     

拉索失效后的弦支穹顶结构稳定性能研究

弦支穹顶是近几年迅速发展起来的一种新型空间结构体系,它是一种典型的空间型弦支结构形式.本文总结弦支穹顶布索特点,对弦支穹顶局部拉索破断失效后的结构进行了特征值屈曲分析和非线性稳定性分析,得到了不同拉索失效后的非线性稳定分析临界荷载和一阶屈曲特征值,前者小于后者但在规律上是一致的.最外圈拉索失效对弦支穹顶一阶屈曲特征值和非线性稳定分析临界荷载改变最大,表明最外圈拉索对弦支穹顶稳定性影响最为显著.最后给出了不同拉索失效情况下拉索内力分布图,揭示了某一圈拉索失效后内力重分布情况,可得最外圈拉索在不存在失效单元时索力始终最大,存在失效单元的拉索索力一般最小.这些结果为弦支穹顶结构在抗连续倒塌能力方面提供一定的基础,同时也对弦支穹顶结构的推广应用具有一定参考意义.     

施工偏差随机分布对弦支穹顶结构整体稳定性影响的研究

基于概率理论,提出了适合于具有初始几何缺陷的弦支穹顶结构整体稳定性分析的施工偏差概率法,根据施工现场的误差分布特点,引入初始几何缺陷的随机分布形式,通过计算随机有限元模型,得到稳定系数样本值,并经过统计分析最终获得了具有一定可靠性的非线性整体稳定系数。以跨度93m、矢跨比1/12的优化后的弦支穹顶结构为算例,进行了考虑初始几何缺陷的非线性稳定性分析,与传统的特征值屈曲模态法和无初始几何缺陷的结果进行了对比分析,分析表明施工偏差概率法能够充分展现初始几何缺陷对弦支穹顶结构稳定性的影响,其计算稳定承载力比传统的特征值屈曲模态法低30%左右。通过对比分析,对初始几何缺陷最大值采用1.645倍的施工偏差控制限值,初始几何缺陷形状和大小更加合理,稳定分析结果偏于安全。施工偏差概率法在2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构整体稳定分析中得到了良好的应用,验证了该方法的适用性。     

莲花穹顶的温度效应分析

济南奥体中心莲花体育馆弦支穹顶结构为目前世界上跨度最大的肋环型布索形式的球面弦支体系.弦支穹顶结构为一新型的大跨度空间结构体系,该体系在正常使用过程和施工张拉过程中的温度作用影响不容忽视.本文采用单独钢结构模型和整体结构模型两种计算分析模型对温度作用的影响做了初步分析.钢筋混凝土构件和钢结构构件(包括索)由于材料导热系数、热膨胀系数、截面尺寸及构件体积等的差别其中面的温度时程变化并不是同步同幅的,本文参考大体积混凝土的温度梯度变化模式、济南当地的气象统计资料及本工程结构健康检测的实测数据对莲花穹顶的温度效应做了对比分析并给出了初步结论和建议.     

弦支穹顶结构的稳定性分析

用非线性有限元法编制了稳定分析程序 ,进行了算例分析、验证。以跨度 3 5 4m、矢高 4 6m的弦支穹顶为例 ,用自编的程序和ANSYS进行了弦支穹顶的特征值屈曲、非线性屈曲分析 ,初始缺陷的影响分析和半跨荷载作用下的结构稳定性分析。同时 ,还讨论了撑杆长度对弦支穹顶结构稳定性的影响     

弦支穹顶结构体系的研究进展

简单介绍了弦支穹顶体系的结构特点及工程实例,回顾了国内外对该结构体系的研究进展,并指出了弦支穹顶结构进一步的研究方向,为进一步研究弦支穹顶结构体系提供了理论依据。     

2008年奥运会羽毛球馆预应力张弦穹顶结构整体稳定分析

2008年奥运会羽毛球馆屋盖结构跨度93m,矢高9.3m,矢跨比1/10,经过多轮多层次优化采用了张弦穹顶结构。对张弦穹顶和单层网壳分别进行了包括内力、节点位移、特征值屈曲和非线性屈曲的荷载位移平衡路径的跟踪分析,阐述了结构选型的依据。分别以网壳杆件内力和节点位移为目标函数编制了优化程序,研究了钢索合理预应力水平的确定方法,分析了初始几何缺陷对整体稳定的影响,提出了初始几何缺陷的合理施加方法。     

预应力弦支穹顶结构的可靠性分析

弦支穹顶结构是一种刚柔并济的新型复合空间结构,工程应用逐渐增多。而有关弦支穹顶结构的可靠性研究,却由于大型结构体系的可靠性研究难度大、成果少,目前仍较缺乏。同时由于初始缺陷及预应力损失是预应力结构体系不可避免的,在充分考虑初始缺陷和预应力损失随机性的基础上,运用蒙特卡罗法,计算模型在稳定控制、挠度控制和杆件强度控制三种不同的失效模式下的失效概率,得出失稳破坏是结构的主要失效模式,从而确定弦支穹顶结构的失效概率。     

联方凯威特弦支穹顶结构动力特性及参数分析

以联方凯威特型弦支穹顶结构为研究对象,应用ANSYS软件分析结构的自振特性,并且通过改变结构的设计参数找出影响自振特性的因素.结果表明,联方凯威特弦支穹顶是频率密集型结构,结构的刚度要大于同等条件下单层网壳结构的刚度.基频随外荷载的增大而逐渐降低,各阶频率随着矢跨比的减小逐渐减小,基频及各阶频率随着竖向支撑杆长度的增大...     

钢-混凝土混合结构考虑温度荷载的有限元分析

分析了钢-混凝土混合结构在温度荷载作用下的实际工作状态,推导了混合节点中混凝土柱与钢梁中的自约束应力和外约束应力计算公式,采用三维有限元数值可视化模拟,研究了三种温度荷载工况下节点的应力分布状态。研究结果表明,由于节点构造的影响使得钢梁与混凝土柱中的温度应力无法释放,在节点区域出现了较大的应力集中现象。工程设计中应充分考虑温度应力对混合节点的不利影响,采取对混凝土柱端附加钢板箍进行加强或将钢梁底板上的锚固螺栓孔开成长圆孔的方法消除温度应力,防止混凝土柱开裂。     

大连市中心体育馆巨型网格弦支穹顶设计分析

大连市中心体育馆屋盖选用巨型网格弦支穹顶结构,尚属国内较为新颖的结构体系.为此,利用ANSYS及SAP 2000软件开展结构体系的静力分析,采用非线性动力时程分析法和反应谱法开展抗震性能研究.并进行了风洞试验研究及风振响应分析,进一步开展全过程施工模拟.巨型网格弦支穹顶结构用钢量经济、承载力较高、抗震性能优越、抗连续性...     

凯威特型板片空间结构在阶跃荷载作用下动力稳定性分析

利用有限元软件ANSYS,分析不同跨度、不同矢跨比下凯威特型板片空间结构的动力稳定性。分别计算构件材料本构模型为弹性和弹塑性下的动静比;研究竖向初始几何缺陷对结构的影响,从而得到影响系数。最终根据动静比和初始缺陷的影响提出结构动力稳定临界力的简化计算公式。     

两种采暖方式室内温度稳定性分析

通过分析影响室内温度变化的各因素,间歇供暖的变室温热过程,对采用地板辐射采暖和散热器对流采暖方式的典型房间,建立房间围护结构内表面热平衡方程和室内空气热平衡方程,用Visual Basic语言编制计算程序,利用高斯-约当消去法进行线性方程组的求解,得到了不同室外空气温度、间歇供暖的不同供暖时间下各种典型房间的室内空气温度,进而得到一系列室温波动曲线。     

低温下铁路钢轨钢材的断口与弹塑性断裂韧性分析

青藏铁路的开通使得钢轨钢材在低温环境下的使用愈发广泛起来,其在低温下断裂性能的研究工作重要性也随之凸现。通过对青藏铁路常用的两种钢轨钢材类型U71Mn和U75V制作三点弯曲试样在20、0、-20、-40℃以及-60℃情况下进行试验,并利用断裂力学理论,计算得到了这两种钢轨钢材在不同温度下的裂纹张开位移CTOD与J积分值,并对这两种钢轨钢材在低温下的断裂性能进行了系统总结和分析。对低温条件下钢轨的相关设计人员提供了一定的借鉴作用。     

脉动风荷载作用下弦支穹顶结构的疲劳分析

大跨空间结构在风等交变荷载作用下,结构的应力循环交替变化,可能形成结构的疲劳损伤。通过对2008奥运羽毛球馆采用总寿命法进行疲劳分析,结合疲劳分析的基本理论,运用雨流计数法,统计出了应力循环历程,采用Miner线性累积损伤理论,得到了结构在荷载过后的疲劳损伤程度,找到了疲劳危险区域,得出了一些结论。