天津某贝壳形单层网壳整体稳定分析

对天津于家堡站房贝壳形单层网壳进行了全面的整体稳定分析。首先进行线性稳定性分析,预测结构屈曲荷载的上限;然后,运用非线性有限元方法,考虑几何非线性以及初始缺陷的影响,全面分析网壳在各个工况荷载下的稳定性能,得到较准确的结果。     

单层球面网壳非线性稳定分析的近似方法

单层球面网壳具有优美的建筑造型和良好的力学性能,深受工程界的青睐。但由于其相对厚度较薄,几何非线性程度高,结构对稳定性特别敏感。自１９６３年罗马尼亚布加勒斯特,一座跨度为９３－５ｍ的单层球壳失稳破坏［１］以来,空间结构的稳定性便一直成为该领域研究的热点课题。本文通过拟壳法途径探讨了单层球面网壳的屈曲问题。１　单层正三角形网格壳的拟壳公式对于图１所示单层正三角形网格壳的薄膜刚度矩阵和抗弯刚度矩阵不难推得（过程略）如下：［Ｔ］＝３ＥＡ４ａ３１０１３０００１（１）［Ｂｍ］＝３ＥＩ４ａ３＋τ１－τ０１－…     

单层球面网壳整体稳定性分析

采用有限元计算软件ANSYS对跨度40 m的单层肋环型球面网壳进行了线性、完善几何非线性、缺陷几何非线性和缺陷双重非线性结构的整体稳定分析,分别比较了其各自的稳定形态及其荷载—位移曲线,并得出了一些结论。     

单层球面网壳结构动力稳定分析

本文阐述结构动力稳定性的基本概念,动力稳定研究方法.通过非线性有限元分析空间梁单元节点大位移、大转角产生的几何非线性,采用Mises屈服准则和Prandtl-Reuss流动法则模拟材料弹塑性本构关系.讨论网壳结构动力失稳机理.通过大型工程实例分析,验证本文的理论和所编制程序的正确性.     

单层椭球形网壳考虑下部结构减震性能分析

通过大型有限元分析软件ANSYS对40m跨单层椭球形网壳结构进行研究和参数分析.模型中的下部结构采用钢筋混凝土柱,以考虑对网壳的影响,并对单层椭球形网壳是否考虑下部结构的两种计算模型进行了自振振型下的模态比较.文中提出此类网壳屈曲约束支撑的布置方式,等截面替换了网壳内的部分杆件,并对有屈曲约束支撑单层椭球形网壳的减震性能进行分析.结果表明,下部结构对结构整体的影响不可忽略,合理布置约束屈曲支撑的网壳结构减震效果较好.     

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.     

单层叉筒网壳结构的几何非线性静力稳定分析

通过跟踪网壳结构的非线性荷载一位移全过程响应，完整地了解了该结构在整个加载过程中的强度、稳定性以及刚度的变化历程，合理确定其稳定承载力，通过分析对单层网壳的静力稳定特性有了较全面的了解。     

沈北新区球形雕塑单层网壳稳定分析

网壳结构的稳定性是单层网壳结构设计中的关键问题.屈曲分析主要用于研究结构在特定载荷下的稳定性以及确定结构失稳的临界载荷,屈曲分析包括:线性屈曲和非线性屈曲分析.线弹性失稳分析又称特征值屈曲分析.本工程利用有限元软件Midas Gen对结构进行了非线性屈曲分析.本文将用Midas Gen对单层球壳屈曲分析过程进行介绍.现以直径为80m、矢高为68m的单层短程线型球为例进行介绍.(球面网壳结构是大跨度空间结构最典型的结构形式之一.网壳结构的稳定性是单层网壳结构设计中的关键问题.)     

带缺陷Kiewitt型单层网壳稳定分析

通过ANSYS有限元分析,研究了各种非线性因素和结构初始缺陷对Kiewitt型单层网壳稳定承载力的影响,分析结果表明,材料非线性因素对结构稳定承载力影响较大,尤其是对带缺陷结构的稳定性能影响更加明显。     

大跨单层异形钢网壳整体稳定承载力分析

周口店遗址第一地点(猿人洞)保护建筑工程为文物保护设施建筑,为保护北京人遗址猿人洞免受雨雪等灾害,在猿人洞上方建设大跨度保护棚,建筑外形由周边山体等高线回归后得到,为不规则空间曲面。主体结构为大跨度单层钢结构,在主体结构上下设叶片,上叶片局部做种植槽,种植攀爬植物,下叶片用玻璃钢模拟山体造型;植物长成后,将使工程的内外皆融入遗址环境之中,隐伏于树木掩映之下,使其与遗址浑然天成,最终达到建筑本身融入周围环境,恢复猿人洞数万年前形态的设计理念。为实现对遗址的最小化干扰,尽量减小结构体量,减少对周围环境影响,主体结构采用大跨度单层异形钢壳体结构,单层网格结构厚度薄,为上下叶片的安装创造了条件。本工程大跨单层异形钢网壳纵向水平投影距离为79 m,横向水平投影距离为55 m,最大斜向跨度为83 m,基础高差为33 m,通过山顶和山脚两排铰接支座进行支撑。单层网格结构安全性常常受稳定性控制,结构缺陷和边界条件对稳定承载力的影响需进行深入分析。为准确评估本工程大跨单层异形钢网壳的整体稳定性,采用三维双重非线性有限元方法进行研究。通过ANSYS软件分析了结构的整体稳定极限承载力,分析了缺陷幅值和不同缺陷分布形式以及弹簧支座刚度对结构整体稳定极限承载力的影响,通过荷载-位移全过程曲线得到了本工程异形钢网壳的稳定极限承载力。分析发现:本工程异形钢网壳为大跨度复杂空间结构,由于其结构本身高低起伏变化,为非理想壳体,其整体稳定极限承载力对缺陷分布形式及缺陷幅值不敏感,按JGJ 7—2010《空间网格结构技术规程》规定选用一阶屈曲模态分布形式并按斜向跨度的1/300对结构施加初始缺陷可以满足设计要求;本工程异形钢网壳的稳定极限承载力对边界条件比较敏感,为保证结构的整体稳定性应选择铰接支座,且在设计时应重点关注基础的抗推能力;本工程异形钢网壳杆件本身的缺陷对整体稳定极限承载力影响很小,为方便计算可仅考虑结构的整体初始缺陷;本工程异形钢网壳的整体稳定安全系数为3.58,满足JGJ 7—2010的要求,结构整体稳定性能有保证。通过ANSYS软件分析了本工程异形钢网壳的动力稳定性能,分析表明:本工程异形钢网壳动力稳定性能比较好,结构动力失稳时的地震动幅值可达到0.8g。对本工程异形钢网壳典型构件施加单位力并进行特征值分析以得到构件的弹性屈曲荷载,再通过欧拉公式反算得到了构件的面外计算长度系数。分析表明,选取面外计算长度系数1.6完全满足结构设计要求,为用常规软件进行结构分析提供了取值依据。     

新余市广播电视中心钢与钢筋混凝土组合球面网壳结构的静力和稳定分析

本文采用空间梁单元和三角形空间板壳单元对一种新型空间屋盖结构在各种荷载工况下的内力、变形和整体稳定性进行了较为全面的计算分析,找出最不利的荷载工况以及相应的整体稳定临界荷载系数和失稳模态,根据计算结果提出若千建议供设计人员参考。     

非对称荷载对大跨度非规则单层网壳结构性能的影响

以某大跨度非规则单层网壳为研究背景,应用ANSYS通用有限元分析软件对网壳结构进行了建模并重点模拟了风荷载、雪荷载、温度效应等多种非对称荷载作用,进行了静力分析、特征值屈曲分析以及非线性稳定分析。得到了网壳结构在15种典型荷载组合下的内力、位移结果,分析了非对称荷载对网壳结构静力性能的影响;考虑了几何非线性、材料非线性、初始缺陷,得到了网壳结构在非对称荷载作用下的稳定系数,分析了非对称荷载对网壳结构稳定性能的影响。强调指出非对称荷载作用在大跨度单层网壳结构设计中的重要性,为大跨度非规则单层网壳设计提供参考。     

杆件初弯曲对半刚接单层柱面网壳稳定承载力的影响研究

为了系统地研究杆件初弯曲对半刚接单层柱面网壳稳定承载力的影响,对5种矢跨比的半刚接网壳进行了双重非线性全过程分析。首先阐述了焊接球节点刚度及随机杆件初弯曲的确定方法,然后深入研究了杆件初弯曲对5种矢跨比的半刚接网壳稳定承载力的影响程度,最后探讨了具有杆件弯曲的半刚接网壳的破坏过程。研究结果表明,杆件初弯曲对半刚接网壳稳定承载力的影响程度与网壳矢跨比和初弯曲分布形式有关。如杆件初弯曲对矢跨比为1/3、1/4半刚接网壳的影响甚微,对矢跨比为1/5半刚接网壳的影响较为明显。矢跨比为1/6半刚接网壳的承载能力对个别杆件的弯曲形式较为敏感,而对某些杆件的初弯曲形式不敏感;随着矢跨比的减小,具有杆件初弯曲的半刚接网壳的极限荷载的离散性先增大后减小;网壳达到极限状态之后,失稳区域的竖向位移、杆件的弯曲应力和节点的转角迅速增大,网壳的受力状态转变为弯曲应力状态,当失稳区域的位移较大时,会引起该区域部分杆件丧失稳定,最终导致网壳发生整体失稳。     

不同矢跨比单层球面网壳的稳定性态

本文深入分析了工程中常用的六种单层球面网壳的稳定性态,对不同形式单层网壳在不同矢跨比和荷载形式的条件下进行了线性稳定及几何非线性稳定分析,说明单层球面网壳失稳的类型与矢跨比的关系,为工程应用提供有价值的数据资料。     

考虑初始缺陷的扭壳、扭网壳的整体稳定分析

本文应用非线性有限元法,对考虑初始缺陷的扭壳、扭网壳进行整体稳定分析,获得了临界状 态时的失稳模态和临界荷载。并在工程实例计算的基础上,找出了一些规律,供工程参考。     

球节点刚度对单层柱面网壳地震响应影响随PGA变化的规律

已有研究发现单层柱面网壳焊接空心球节点刚度对结构的地震响应有一定影响,为了解此影响随PGA(地震动峰值加速度)变化的规律,对相同尺寸的单层柱面网壳精细化模型和常用模型进行了地震响应对比分析。其中精细化模型是按照空心球节点和钢管杆件的实际尺寸建立的壳单元模型;常用模型采用梁单元建模,不考虑球节点。改变PGA后,对比2种模型相同位置节点的位移时程曲线可以看到:随着PGA的增加,精细化模型与常用模型的节点位移响应差值越来越大;PGA超过结构的失稳临界值后,随着PGA的增加,加大精细化模型节点壁厚对提高结构抗失稳能力的作用越来越小。     

周边局部为双层的球面网壳屈曲规律和特性

以中部单层、周围局部双层的球面网壳为对象,采用Newton-Raphson增量迭代及弧长法对结构进行了非线性有限元分析,总结了此类网壳结构的失稳规律,并且得出了结构由单层过渡到双层时临界荷载的变化规律。研究结果表明,局部双层网壳能够明显改善单层网壳的稳定性能,提高其网壳的屈曲荷载,既具有双层网壳的稳定性,又能节省钢材,是一种理想的空间结构形式。     

半刚性节点对单层球面网壳的影响

单层球面网壳作为网壳结构的一种常见形式,对研究网壳结构有着重要意义。随着计算机的普遍应用,模拟并研究节点半刚性已经成为可能。典型算例结果表明,NIDA程序可以准确考虑各种缺陷和设计参数对钢结构稳定承载力的影响。文章主要利用NIDA软件,在模拟节点不同刚度的情况下,研究半刚性节点对于单层球面网壳位移,内力的影响,对刚度进行静力分析。最后对单层网壳的稳定性进行部分深入研究,全面探究半刚性节点对单层球面网壳性能的影响。从而揭示一阶效应在网壳研究中的弊端,而应该采用二阶效应的研究方法,为今后单层球面网壳的进一步研究提供参考。     

非径向受力单层球面网格结构的弹性静力稳定分析

非径向受力单层球面网格结构是一种新型结构形式,其造型美观,构造简单,能很好地满足建筑学功能要求。但此结构构件的内力呈“涡旋向下”的方式传递,与传统径向受力球面网格的力学性能具有很大不同。论文根据实际工程情况,利用有限元分析软件ANSYS,计算出不同矢跨比、不同加载形式的单层球面网格结构的极限承载力,通过分析这些因素对网壳结构极限承载力的影响,得出非径向受力单层球面网格结构的受力特性,并提出相应的工程设计建议。     

板锥网壳结构的拟三层壳分析法

板锥网壳结构是一种受力性能合理 ,技术经济效益良好的新型空间结构形式。本文对板锥网壳结构提出了一种连续化的分析方法 ,根据其受力特点按照刚度等效的原理 ,采用弹性力学的基本方法推导出板锥网壳结构的等代壳体刚度 ,将其连续化为能共同作用的特殊形式的三层薄壳 ,按薄壳理论建立其位移法和混合法的基本微分方程。通过对微分方程的求解 ,计算其整体位移及结构内力。该法具有一定的精度 ,可宏观地了解结构的力学性能 ,并可用于板锥网壳结构的初步设计。