预应力双层柱面网壳结构的布索方案研究

预应力双层柱面网壳结构是将现代预应力技术引入双层柱面网壳当中,使网壳产生与荷载作用方向相反的位移,从而提高结构承载力,改善结构不合理受力的结构体系.目前,对于球面网壳、单层柱面网壳结构的研究已经日趋完善,而双层柱面网壳结构,尤其是预应力双层柱面网壳结构的研究相对较少.因此,选取大跨度的双层柱面网壳结构,利用有限元法,选择对结构受力有利的4种布索方案,结合3种荷载工况,并考虑结构矢跨比、网壳跨度、网壳厚度进行对比分析.     

预应力双层柱面网壳整体稳定性分析

双层柱面网壳结构是一种新型空间网壳结构,近几年得到快速发展,相关理论也更加成熟.但是预应力双层柱面网壳的研究却不多,理论计算分析也不完善,尤其对其稳定性的研究更是少之又少.利用有限元法,考虑不同矢跨比、荷载分布及预应力水平对预应力双层柱面网壳稳定性的影响,并与对应的双层柱面网壳结构进行对比,分析预应力作用下网壳的稳定特性.     

双层柱面网壳整体模型的建立及分析

采用有限元法,借助SAP2000对双层柱面网壳模型进行整体建立和静力分析,研究了关于双层柱面网壳在静力荷载作用下各杆件内力与位移的分布规律,得出了各杆件受静力荷载影响程度,进而了解了双层柱面网壳的静力特性。     

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%。     

双层柱面网壳的减震性能研究

目前关于网壳结构减震的研究,国内外均刚刚起步,同时双层柱面网壳结构在地震作用下的动力响应是不容忽视的。因此,本文从双层柱面网壳的受力特性出发,利用结构动力学原理,对双层柱面网壳结构在替换部分杆件后的减震效果进行了分析。其中包括布置位置、布置数量以及地震波的调幅加速度等方面的研究,通过合理的模拟和计算,表明双层柱面网壳在粘滞阻尼器作用下的减震效果良好,用粘滞阻尼器替换部分杆件是一种有效的减震方法。     

双层柱面网壳弹塑性抗震性能

对双层柱面网壳的弹塑性抗震性能进行了探讨。采用理想弹塑性模型 ,通过结构非线性分析程序ADINA ,对双层柱面网壳结构进行了地震作用下的弹塑性分析。利用EL Centro地震波对网壳结构进行时程地震反应分析 ,考察了杆件进入塑性后网壳的地震响应和抗震性能 ,揭示了这类网壳的弹塑性性能特点     

半刚性双层柱面网壳结构的动力分析

本文旨在通过数值方法分析双层柱面网壳的动力性能。建立了具有不同节点刚性的双层柱面网壳结构的有限元模型,能够合理模拟节点半刚性。采用该有限元模型对双层柱面网壳结构的动力性能进行了分析,计算了结构的自振频率。研究了节点刚度、网壳矢跨比、跨度对结构自振特性的影响规律。分析表明,随着节点刚度的增加,网壳结构的自振频率略有增加,增加幅度为1%左右。结构的自振频率随矢跨比的减小而增大,增幅约为47%,随跨度的增大而减小,减小幅度约为44%。本文的结论将对双层柱面网壳结构的设计、优化和施工提供有益的参考。     

考虑土-结构相互作用的双层柱面网壳结构三维地震反应分析

基于刚性地基假定的双层柱面网壳结构抗震计算方法未充分考虑场地土对其地震反应的影响.为验证土-结构相互作用对双层柱面网壳结构三维地震反应的影响,本文以一个48m跨度的双层柱壳为研究对象,分别建立基于刚性地基假定的柱壳结构及其考虑土-结构相互作用的三维有限元整体模型,研究对比了这两种结构体系的动力特性,并用时程分析法对其进行了三维地震反应分析与对比.结果表明,考虑土-结构相互作用后,双层柱面网壳结构的自振周期延长,振型发生变化;结构位移增大,部分杆件轴力增大.因此,对双层柱面网壳结构的抗震分析应考虑土-结构相互作用的影响.     

蜂窝型柱面网壳结构的参数化设计分析

针对单层蜂窝型柱面网壳结构强度和刚度较低,无法满足大跨度网壳结构需求的特性,提出了一种正放六角锥体系双层蜂窝型柱面网壳。即首层壳面为一类单层蜂窝型柱面网壳,二层壳面沿网壳跨度方向连接各节点。通过在每个单独的六边形网格中添加一个相应的正放六角锥型腹杆来实现网格间的连接,从而提高单元网格的强度和稳定性。单层蜂窝型柱面网壳结构与正放六角锥体系双层蜂窝型柱面网壳力学特性比较分析表明:基于双层网壳结构下的最大位移随着矢跨比的增大而增大,对于水平支撑较好的网壳结构,较小跨径比的结构具有更大的优势;加强后的正放六角锥蜂窝型双层圆柱面网壳刚度远大于单层蜂窝型柱面网壳结构。     

铰接六杆四面体柱面网壳的构形及静力和稳定性分析

提出了两种新型的由投影面为矩形的铰接六杆四面体组成的柱面网壳。这种网壳结构的构形十分简单,节点和杆件数目相对于双层柱面网壳结构较少,网格抽空率高,具有单层和双层柱面网壳的主要优点。对两种铰接的六杆四面体组成的柱面网壳进行静力和线性与非线性稳定性分析,结果表明:下弦支撑的铰接六杆四面体柱面网壳结构整体刚度好,由线性特征值屈曲分析和考虑几何初始缺陷、荷载不对称布置的稳定性分析结果可知,其具有较好的力学性能,并且温度对其稳定性的影响较小。铰接的六杆四面体组成的柱面网壳可以采用螺栓球作为节点,有利于标准化设计、工业化生产和装配化施工,符合绿色建筑的推广应用条件。     

大跨度双层圆柱面网壳结构的优化分析

本文在构造双层圆柱面网壳结构优化的最小造价目标函数的基础上，以网壳结构的矢跨比、网格尺寸、网壳厚度为设计变量，采用０．６１８法与穷举法，编制了计算程序ＶＯＰＤ，通过优化计算，得出了结构在不同屋面体系时，跨度从５０ｍ至１４０ｍ的最优网格尺寸和厚度，并将计算结果归纳为经验公式，以６０ｍ网壳为例研究了网格尺寸、矢跨比、荷载对结构用钢量、造价等的影响；并对三心圆柱面网壳与圆柱面网壳结构在电厂干煤棚中的应用进行了比较分析，得到了一些有价值的结论。     

不同开启角度双层圆柱拱壳体系抗震性能的数值分析及试验研究

通过薄壁钢管模型对不同开启角度双层圆柱拱壳体系的抗震性能进行数值分析及试验研究。圆柱拱壳分析模型包含了6种开放角度和4种基本频率。利用MIDAS软件建立了24种双层圆柱拱壳结构模型,施加阻尼比为5%的3种不同的地震作用。研究了水平和垂直地震作用下分析模型在X、Y、Z三个方向上的动力响应特性。此外,对缩尺薄壁钢管模型进行了振动台试验。将试验结果和数值分析结果进行对比,二者加速度反应分布情况相似。水平地震作用下,数值分析和试验均在1/4和3/4节点处出现最大值,在中心节点处出现较小值。研究结果显示,圆柱拱壳模型最佳开启角度为90°。     

Analytical and experimental studies on seismic behavior of double-layer barrel vault systems with different open angles

This paper presents the seismic behavior of double-layer barrel vault systems with different open angles through analytical and experimental studies with modeling of thin-walled steel tubes. For the analytical study, different six open angles and four fundamental frequencies were incorporated into the barrel vault analysis models and analyzed. A total of 24 double-layer structures were developed using the MIDAS computer analysis program and these structures were subjected to three different ground motions with a 5% damping ratio. The characteristics of the dynamic responses for the X, Y, and Z directions of the analytical model, subjected to both horizontal and vertical earthquakes, were investigated. In addition to the analytical study, an experimental study using scaled down thin-walled steel tube models was undertaken using a shaking table test. Comparing the analytical and experimental studies, the dynamic behaviors were very similar in terms of the distributions of the acceleration responses. Both the analytical and experimental models had maximum values at the 1/4 and 3/4 nodes, while having relatively smaller responses at the center node from horizontal earthquakes. It is believed that the barrel vault model with an open angle of 90 degrees has the most advantageous shape of the analytical barrel vault models used in this study.     

哈尔滨速滑馆巨型网壳结构

哈尔滨速滑馆的屋盖结构是一个由中央圆柱面壳和两端半球面穹顶组成的巨型网壳，复盖面积８６．２×１９１．２ｍ．是目前国内最大的网壳结构、本文是对这一屋盖结构设计的简要介绍。     

双层柱面网壳设计研究

通过４９ｍ　× １００ｍ,４５ｍ×８１ｍ,６０ｍ×１１７ｍ三个双层柱面网壳在不同结构形态、各种支承条件及轻、重屋面荷重下的计算分析,对柱面网壳结构选型、计算假定等作了详尽的论述;并讨论了对于柱面网壳支座水平推力的处理、温度应力对大跨度柱面网壳的影响等不能回避的问题,指出网壳支座与平板网架支座节点的不同,提供了常见支承条件下网壳支座的设计思路和作法。     

双层柱面网壳选型与设计

本文通过45m×81m双层柱面网壳工程实例，在多种方案下的计算分析，对柱面网壳结构造型、计算假定和结构分析方法等作了较全面的概括；对于温度应力影响、支座水平推力处理等不可回避的问题也作了较详细的论述；指出网壳支座节点与平板网架支座的不同点，并通过实际工程支座的设计，提供了网壳支座的设计思路和方法．     

Probability analysis of double layer barrel vaults considering the effect of initial curvature and length imperfections simultaneously

Load carrying capacity of reticulated space structures majorly depend on the structures’ imperfections. Imperfections in initial curvature, length, and residual stress of members are all innately random and can affect the load-bearing capacity of the members and consequently that of the structure. The present study investigated the effect of the probability distribution of initial curvature imperfection and lack of fit of members on the load-bearing capacity of double-layer barrel vault space structures with different types of support. A random number was first assigned to each member using gamma and normal distributions for initial curvature and member length imperfections, respectively. Afterwards, the ultimate bearing capacity and the collapse behavior of the structure was determined using nonlinear finite-element analysis in OpenSees software and finally structures reliability was acquired. The results demonstrate that the collapse behavior of doable-layer barrel vault space structures is sensitive to the random distribution of initial imperfections.     

弦支筒壳结构概念及应用

将弦支概念引入柱面网壳结构,提出弦支筒壳结构。通过分析弦支筒壳的结构组成,提出按照筒壳结构层数、筒壳网格形式的弦支筒壳分类方法。分析弦支筒壳相比单层筒壳结构所具有的优势。结合辽宁华福印染厂改扩建工程和天津大港干煤棚工程的概况和实际特点,分析采用弦支筒壳结构的可行性,论述弦支筒壳在这两个工程中的应用设计过程和取得的效果。     

叉筒网壳的建筑造型、结构形式与支承方式

圆柱面交贯是曲面过型的常用和有效手段，它利用圆柱面这种一般用来覆盖方形、长方形平面的单曲曲面，构造出以多边形为边界的空间．从而达到球面、椭圆抛物面等双曲曲面的空间效果。叉筒单元可方便地进行组合，能够创造出变换无穷的建筑造型。本文讨论了叉筒壳的建筑造型方法和空间特点、结构布置形式、结构支承方式等方面的内容。     

某发电厂干煤棚网壳结构设计与施工

主要介绍了苏州工业园区华能发电厂大跨度干煤棚网壳的结构选型、结构设计 ,并进行了网壳结构的多方案比较 ,对一、二期网壳在设计与施工中的具体问题也进行了综合考虑 ,同时对施工安装采用的网壳二支点逐条积累整体滑移安装方法进行了具体分析 ,为类似工程的设计与施工积累了宝贵经验。