索承网壳结构成形阶段拉索张拉顺序的研究

对目前正在国内外引起广泛关注的索承网壳结构提出逐环拼装张拉成形的新型无脚手架施工方法,并利用循环前进分析方法进行施工全过程仿真分析,通过比较不同拉索张拉方式,给出合理的拉索张拉顺序和张拉方案。     

大跨度索承网壳结构分层张拉成形试验研究

结合大跨度索承网壳结构自身形式的特点,提出了一种针对此种结构的新型施工方法———分层张拉成形法。在理论分析的基础上进行了模型试验,成功地验证了这种方法的可行性。讨论了试验实施中的节点设计及预应力张拉方法问题,为配合本次试验设计了一种新型节点,并通过试验验证了其可靠性。     

大连体育馆弦支穹顶结构张拉成形及静载试验研究

大连体育馆屋盖采用了弦支穹顶结构,为探索不同张拉方案的优劣及可行性,校核结构数值分析时数值模型和计算结果的准确性,研究结构在施工、设计荷载下的受力特性,对大连体育馆缩尺模型结构进行张拉成形和静力加载试验,结合有限元软件ANSYS对试验进行全过程模拟。结果表明:撑杆的内力和节点位移的试验值与理论值吻合较好,以撑杆内力为张拉控制目标,达到了张拉要求;撑杆顶升成形方法在试验中需进行反复调试,可控性较差,且需要对索进行精确下料,难度高;斜索张拉法可控张拉点较多,且斜索索力相对较小,索力可控性好,成形精度更高,故在施工中建议采用斜索张拉方案;在静力加载试验中,弦支穹顶上部网壳节点的位移、撑杆轴力和杆件应变与荷载基本满足线性关系,表明结构整体竖向刚度在设计荷载范围内未出现弱化,网壳杆件整体应力水平在设计范围内,结构满足设计要求。     

大跨度椭球形索承单层网壳环索张拉仿真分析

以常州体育馆索承网壳钢屋盖为例,对索承网壳预应力拉索施工方法中的环索张拉法进行虚拟仿真计算,分析了由于环索连接节点的构造处理及环索张拉点数量的不同对大跨度椭球形索承网壳预应力建立效果的影响,提出了适合该类结构的环索预应力张拉方法。     

张拉筒形结构的研究

利用张拉成形技术和预应力技术发展出一种新型大跨预应力钢结构形式——张拉筒形结构,并研究了它的计算分析理论、张拉成形机理及受力变形特点。通过与目前工矿企业大型库房建设中常采用的落地筒形结构的算例对比,发现了张拉筒形结构的许多优点。研究结果表明,张拉筒形结构不仅施工速度快、成本降低、质量与安全更易于保证,而且与传统筒网壳结构相比还有支座水平推力小、结构刚度较大等方面的优势,具有很好的工程应用前景。     

体育场看台预应力斜拉钢网壳拉索张拉分析

针对南京江宁主体育场看台顶篷桅杆斜拉钢网壳的拉索张拉,介绍了前索调整索长、后索张拉成形的施工方法,分析了预应力初始态、支架支撑状态以及张拉过程中结构的反应,优化了施工方案,掌握了张拉过程中索力变化和结构变形的规律,为拉索施工和张拉监测提供了依据。     

椭圆形弦支穹顶结构张拉成型阶段的应力监测研究

弦支穹顶结构是一种新型杂交结构,它很好地结合了索穹顶结构和单层网壳结构的优势,具有刚柔并济的结构特点,近些年得到越来越多的关注。以厚街体育馆钢屋盖施工张拉为研究背景,开展屋盖结构张拉成型过程的施工模拟计算,总结椭圆形弦支穹顶结构在张拉成型过程中的应力变化特点,制定合理的监测方案,通过将各监测点的实测值与模拟计算值进行对比,验证模拟计算的正确性和施工张拉方案的合理性,并为张拉施工提供指导。     

体内张拉成形空间网格结构试验模型成形过程分析

体内张拉成形空间网格结构是通过几何大变形成形的预应力钢结构,施工时张拉下弦索使上弦梁拱起成形,结构成形后下弦完全水平。针对一个典型的体内张拉成形空间网格结构试验模型,分次分批施加预应力使结构成形,详细研究成形过程中结构上弦单元的变形及受力特点,分析不同批次张拉单元之间的相互影响,探索体内张拉成形空间网格结构的成形机理。研究结果表明,上弦是结构的主要受力构件,成形过程中结构不同位置上弦弯矩和轴力的变化规律不同。     

新型索承网壳结构静力、稳定性分析

索承网壳是基于单层球面网壳和张拉整体体系的一种合理的新型杂交大跨空间结构，本讨论了索承网壳的结构组成、成形过程和受力原理，并结合一个工程实例，进行非线性有限元静力分析、特征值屈曲分析、非线性屈曲分析以及有初始缺陷的非线性屈曲分析，并与同样形式的单层网壳结构进行了比较，系统地研究了索承网壳的受力特性。结果表明索承网壳改善了结构的受力状态，增大了网壳结构的强度、刚度和稳定性，有着很高的结构效能，具有跨越大跨度的潜力，应用前景广阔。     

劲性支撑穹顶结构施工成形及力学性能试验研究

为研究劲性支撑穹顶结构的施工方法及力学性能,设计了直径为6 m环向8等分的肋环型劲性支撑穹顶结构模型。采用中心场地拼装逐步张拉提升的施工方法,分别对有临时支撑和无临时支撑两种情况下结构的施工成形过程进行施工试验和监测,并对其进行施工成形分析;对8个方向、4个方向和2个方向的对称张拉方案进行研究;进行了满跨和半跨的静力加载试验,并与有限元分析结果进行对比。结果表明：提出的施工方法充分考虑了劲性支撑穹顶结构的特点,简单高效,可应用于实际工程;设临时支撑和不设临时支撑结构模型的杆件内力和节点坐标的有限元动力松弛（FEDR）法计算结果和试验值吻合较好;不同张拉方案试验值和FEDR法计算值相差均在7.8%以内,因此可依据实际工程的需要,选取适当的对称张拉方案;有限元分析结果与静力试验结果基本吻合。     

浅谈索承网壳结构

介绍了索承网壳结构的特点，对其研究现状进行了分析，结合具体工程实例，阐述了其结构及总体施工方案，提出了索承网壳结构今后的发展方向。     

弦支穹顶结构施工模拟研究

弦支穹顶是由上部单层网壳和下部张拉索杆体系组合而成的一种新型杂交空间结构,具有非常广阔的应用前景。在介绍弦支穹顶结构施工分析研究现状的同时,指出施工全过程分析中的关键问题是结构模型的几何确定和施加预应力的控制,并对模型试验进行研究,根据张拉单元、同时张拉点数、预应力施加水平等具体情况提出了2种张拉方案,并对理论值和实测值进行了对比。此研究可为弦支穹顶工程的施工提供参考。     

索承穹顶结构在轴对称荷载作用下的分析

索承穹顶结构是在单层球面网壳和拉索穹顶的基础上构思出的一种新型杂交空间结构体系.本文对索承穹顶结构在轴对称荷载作用下的分析进行研究,并用能量变分原理进行求解.文中有算例以说明其应用.     

肋环型索承网壳结构的动力特性

索承网壳结构是由单层球面网壳和去掉上层索的张拉整体结构组成的一种合理的新型杂交空间结构。选用梁元、杆元和索元的组合有限元模型,采用分块Lanczos法,针对一实际工程,通过改变结构参数、几何参数等诸多因素,较系统地研究了肋环型索承网壳结构的动力特性及抗震、抗风性能,对工程应用有一定参考价值。     

新型索承网壳结构非线性风振反应特性及参数分析

根据随机过程理论,考虑风压脉动及风的空间相关性,给出了具有空间相关性风场的计算机模拟方法,建立了一种适合大跨空间结构非线性风振响应计算分析的时域方法,并编制了相应的抗风设计程序.对一K8型索承网壳结构进行了非线性风振反应分析,分析表明该结构具有良好的抗风性能.通过改变几何、结构、荷载等参数,研究诸多因素对素承网壳风振反应的影响,结果表明矢跨比和撑杆长度是索承网壳抗风设计的主要控制参数.     

大跨度索穹顶新型索撑节点模型试验及性能分析

索穹顶结构的刚度是由索系预应力实现的,预应力损失对结构的安全性具有重要影响,而环索与撑杆相连的索撑节点设计与施工是保证环索实现预应力有效传递的关键技术。以内蒙古伊旗全民健身体育中心大跨度索穹顶结构工程为背景,研发了引入滑动轴承的新型索撑节点,从本质上改变了节点的受力特性,从而减小摩擦损失。通过分析索撑节点的几何构造,对预应力摩擦损失的计算方法进行研究。采用ANSYS对环索和索撑节点进行带摩擦的非线性接触有限元分析,通过模型试验监测数据反算预应力损失,将设计计算结果与实测数据分析结果进行对比。根据研究结果对索穹顶的索撑节点提出如下建议:索撑节点的加工制作应采用精密加工,确保节点几何尺寸严格满足设计要求;在保证加工制作精度和施工质量的情况下,索撑节点预应力损失设计取值为3%~4%。     

自由曲面薄壳结构数值逆吊找形方法研究

数值逆吊找形法是一种生成零弯矩型自由曲面薄壳结构的高效方法。为了解决基于非线性有限元数值逆吊找形法在求解弱刚度结构时收敛性不佳的问题,通过引入向量式有限元法,提出了一种改进的数值逆吊找形方法。该方法采用向量式有限元法求解逆吊结构的平衡构形,并通过局部线性化方法调整柔性索单元的弹性模量,实现对逆吊结构形状的控制。在此基础上,进一步提出了可实现多点精确控制的分步刚化法,解决了复杂形状逆吊结构的找形问题。应用所提方法对Isler设计的某逆吊石膏模型进行数值找形,并将数值找形结果与实际模型扫描结果进行对比,验证了所提方法的正确性和有效性。     

2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶预应力张拉模拟施工过程分析研究

对于大跨度弦支穹顶结构,预应力张拉施工过程实际上是几何体系由机构(准机构)变为可承担设计荷载的结构体系过程。该类结构体系的安全控制有别于常规结构体系,它需要对结构的设计状态即最终使用状态进行控制,同时应研究预应力张拉施工过程中结构的力学性能,并对结构几何成形过程中的安全性进行控制。本文以2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶屋盖为研究对象,应用分步一次加载法和单元生死法两种不同的计算方法对弦支穹顶结构的预应力施工进行全过程模拟计算,分析了在预应力施工过程中结构位移、环索内力和径向拉杆内力变化规律,确认了张拉施工过程的安全性;得出分步一次加载法时结构力学响应大于单元生死法时结构力学响应的结论;证明弦支穹顶整体结构设计采用分步一次加载法是偏安全的。     

索承网壳结构截面和预应力的优化设计研究

探讨了以预应力和截面尺寸为设计变量的索承网壳结构截面面积与索力同时优化的设计问题。建立了该结构优化设计的数学模型,采用分层优化算法进行求解。第一层以预应力为设计变量,采用基于连续变量的复形法求解;第二层以截面面积为设计变量,采用改进的离散变量两级优化方法求解。算例表明,方法具有较好的计算效率和收敛性,可供索拱结构、张弦梁结构等空间杂交索结构体系的优化设计借鉴。