焊接空心鼓节点在单层网壳结构中的应用研究

通过对一具有足尺节点的单层球面网壳模型静力试验和非线性有限元计算 ,分析了焊接空心鼓节点的刚度对单层网壳结构受力性能的影响 ,研究了该类节点的网壳结构非线性计算模型的适用性 ,并对焊接球承载力进行了修正 ,对于焊接空心鼓节点在网壳结构中的推广应用有实际意义     

不增加总自由度数的考虑焊接空心球节点影响的单层网壳结构几何非线性有限元分析

本文基于焊接空心球节点单层网壳结构的构造特点,给出了一种不增加总自由度数的考虑焊接空心球节点影响的单层网壳结构几何非线性有限元分析方法。与普通的单层网壳结构几何非线性空间梁单元法相比,该方法在每一荷载增量步中增加了焊接空心球节点对结构受力影响的近似计算过程。该过程包括球节点上不平衡力的计算、分配及修正位移增量计算,而修正位移增量计算采用的是本增量步的切线刚度矩阵,因此实际增加的计算量并不大。     

相贯节点刚度对某单层网壳结构整体稳定性的影响

将回归得到的X形相贯节点轴向刚度、平面外弯曲刚度及平面内弯曲刚度的计算公式引入管结构分析设计软件STCAD,对某体育馆单层网壳屋盖结构进行了静力和整体稳定性分析。结果表明,X形相贯节点的刚度随着结构内力的增加而降低,节点的非刚性性能对单层网壳的变形及整体稳定性有显著影响。     

钢网壳结构节点型式的综述

本文论述了网壳结构节点的重要性和节点选择原则,详细介绍了按节点所处的位置和功能、连接方式,材料等国内外常用节点型式与构造,如实心球、空心螺栓球、焊接空心球,圆柱形、板式和叠合式等节点,还重点介绍了单层网壳常用节点,并对网壳结构节点的开发提出了若干建议。     

具有加劲肋的焊接球节点刚度分析(英文)

空间网壳结构的节点是半刚性的,节点刚度对大跨度网壳结构的稳定承载能力有着重要的影响.按节点完全刚接或完全铰接计算会过高或过低地评价结构的稳定承载能力.而具有加劲肋的焊接球节点被广泛应用在大跨度空间网壳结构中.本文采用有限元软件ANSYS对具有各种不同形式加劲肋的焊接球节点轴向刚度和弯曲刚度进行了分析,并与无肋焊接球节点进行了比较.通过回归分析,得出了具有各种不同形式加劲肋的焊接球节点轴向刚度和弯曲刚度的实用计算公式.本文为考虑节点刚度的大跨度网壳结构稳定分析提供了理论基础,并得出了可应用于实际工程的结论.     

焊接空心球节点网壳结构的节点刚度等效刚臂换算研究

焊接空心球节点是网壳结构中常用的节点形式。本文提出了一种等效刚臂换算方法考虑焊接空心球节点刚度,并利用ANSYS有限元软件建立焊接空心球节点网壳结构的传统的梁单元模型和等效刚臂换算法的模型,对40m跨度的焊接空心球节点单层球面网壳进行静力和稳定性能分析,并进行了对比,讨论了设计中焊接空心球节点刚度对网壳整体结构刚度及稳定性的影响。同时,还研究考虑有限元软件计算中梁单元的计算精度对计算结果的影响。本文对焊接空心球节点单层网壳结构设计工作中考虑焊接空心球节点等效刚臂作用的意义提出了建议。     

铝合金板式节点网壳稳定承载力试验研究

为研究铝合金板式节点刚度对单层球面网壳整体稳定性能的影响,制作一个跨度为8m、矢高为0.5m的K6型网壳模型,对网壳顶点施加4次单向循环荷载。试验结果表明,加载初期网壳表现出超刚性特征,即其刚度大于刚接节点网壳刚度;而后的节点螺栓滑移变形会降低网壳刚度,螺栓滑移引起的网壳变形很大且不可恢复。网壳的失稳属于整体跳跃失稳,但网壳屈曲后可继续承载,且荷载可进一步增大。最后一次单向循环加载时网壳因顶点杆件下翼缘的拉裂而破坏。另外,随着循环荷载逐级增大,网壳再加载初始刚度都有一定弱化。采用ANSYS有限元软件建立网壳分析模型,采用BEAM 188单元和COMBINE 39单元模拟考虑节点半刚性的铝合金板式节点网壳杆件,节点弯矩-转角关系曲线采用四折线模型,有限元分析结果与试验结果吻合较好。     

单层柱面网壳相贯节点刚度模拟方法研究

节点刚度对单层网壳结构的变形与稳定性能影响显著.本文提出一种相贯节点刚度的计算方法,通过梁元模型与壳元模型之间的对比,可以较为准确地模拟相贯节点的轴向刚度以及面内与面外抗弯刚度.对T型、Y型、X型、K型等多种相贯节点的变形性能、弹簧刚度及其影响因素进行了深入分析,研究了支管杆端变形与主管径厚比的关系,探讨了梁元模型对单层网壳结构的适用条件.为了验证该计算方法的正确性,分别采用梁元-弹簧模型与多尺度分析模型,对单层柱面网壳结构的变形性能与屈曲特征值进行了分析,结果表明两种模型具有较好的一致性.最后,给出了在单层柱面网壳结构设计时,考虑相贯节点刚度的相关建议.     

半刚性螺栓球节点空间网壳结构受力性能研究

空间结构中常用的节点多数都是介于刚接和铰接之间的一种半刚性节点。国内对用于空间结构中的半刚性节点以及半刚性节点网壳的研究目前还比较少。基于半刚性节点的试验研究,得到了螺栓球半刚性节点在弯矩荷载和压弯荷载共同作用下的弯矩-转角曲线。利用大型通用有限元分析软件ANSYS建立了用于空间半刚性网壳结构的有限元分析模型。最后,将由试验得到的节点的弯曲刚度带入半刚性凯威特单层网壳的数值模型中,考虑几何参数和节点刚度对半刚性网壳稳定性的影响,展开了大规模的弹塑性全过程分析,通过系统的参数分析,较为全面地掌握了半刚性单层网壳的稳定性能,并进一步总结得出了螺栓球半刚性节点单层球面网壳的稳定承载力公式。     

螺栓球节点力学性能研究及弯矩-转角关系式的建立

螺栓球节点常用于网架及双层网壳结构中,目前在一些小跨度、接近球形的单层网壳中也有所应用。现阶段对螺栓球节点网架及双层网壳进行分析时,通常将螺栓球节点假定为理想铰接,实际上该节点是介于刚接和铰接之间的半刚性节点。通过建立螺栓球节点的精细化模型,得到螺栓球节点的抗弯刚度及对应的弯矩-转角曲线,并利用已有试验数据验证了数值模型的合理性。研究了螺栓球节点相关参数（即螺栓直径、预紧力大小、锥尾壁厚和套筒厚度）对节点抗弯刚度的影响。研究表明：螺栓球节点的初始刚度和极限弯矩在一定范围内随螺栓预紧力的增大而提高,当螺栓预紧力达到100 kN时,其对螺栓球节点抗弯刚度的影响逐渐减弱;锥尾壁厚及套筒厚度对螺栓球节点极限弯矩的影响较大,而对节点初始刚度的影响较小;螺栓球节点的抗弯刚度随着螺栓直径的增加而增大。利用对螺栓球节点参数化分析的结果并结合节点的自身特性,基于KISHI等提出的幂函数模型,推导出了螺栓球节点弯矩-转角关系公式,该公式计算值与数值模拟的弯矩-转角曲线吻合度较高,能有效地模拟螺栓球节点弯矩-转角的关系。     

甘肃科技馆球幕影院结构设计

甘肃科技馆球幕影院看台以下部分采用钢筋混凝土结构,看台以上部分采用内外两层球面钢网壳结构,两层网壳间无联系.外壳采用肋环形单层球面网壳,节点采用带盖板的焊接圆筒节点;内壳采用局部加斜杆的肋环形单层球面网壳,节点采用一般焊接球节点.对基础及看台结构选型进行了简述,阐述了混凝土部分及网壳结构分析计算方法,此外对外壳节点设计进行重点叙述.分析表明:混凝土看台结构及网壳结构选型对建筑功能适应性良好,结构安全可靠,网壳及节点设计合理、美观.     

世博会阿联酋馆结构设计与研究

世博会阿联酋国家馆外形为两座沙丘,体型较为特殊。阿联酋馆为临时性建筑,世博会后将拆除并移至异地重新安装继续使用,故杆件间的连接均可拆卸。结构体系主要为单层网壳,节点采用了国内较少应用的螺栓连接节点。文中着重介绍了网壳螺栓连接节点的设计。结合节点试验研究与数值计算,确定螺栓连接节点刚度,并对节点抗弯刚度对结构整体稳定的影响进行了分析。研究结果表明：螺栓连接节点在网壳平面外为半刚性连接,试验得到的节点受弯承载力较数值分析结果偏大;节点抗弯刚度对网壳结构的周期和竖向变形影响较小,对结构整体稳定性影响较大。     

中心环-套筒节点单层网壳结构稳定性研究

将装配式节点中心环-套筒节点引入到K8单层网壳结构中,建立装配式单层网壳结构数值模型。研究中心环-套筒节点单层网壳静力稳定性能,并与刚接单层网壳结构进行比较。讨论矢跨比和跨度对结构整体稳定性能的影响。研究结果表明:最大适用跨度下中心环-套筒节点单层K8球面网壳稳定承载力约为刚接结构的62%。随矢跨比的增大,装配式单层网壳结构稳定承载力增大,结构稳定承载力随着跨度的增大而减小。     

单层木网壳半刚性节点刚度试验研究

节点刚度对于单层网壳整体稳定影响显著,国内规范规定单层网壳节点应为刚性节点,由于木材本身的特性,节点无法实现刚性连接。通过分析不同的节点刚度与网壳稳定安全系数K之间的关系,论证半刚性节点在单层网壳运用的可行性。同时通过对2种胶合木半刚性节点进行试验,分析节点的破坏形态与破坏机理,获取节点的弯矩-转角曲线,从而计算出节点刚度。分析不同胶合木半刚性节点优缺性,指导在实际工程中的有效运用。     

杭州国际博览中心单层球面网壳施工技术

杭州国际博览中心城市客厅为单层球面网壳结构,杆件为H型钢,节点为焊接毂节点,直径达60m,总重约600t。结构具有直径大、安装高度高、节点新颖等特点。针对施工难点,介绍了单层球面网壳的施工技术,采用"分块法"进行施工,对网壳的拼装、吊装、测量和焊接进行了阐述。同时,介绍了采用Solidworks等软件进行三维建模指导现场施工的技术。     

单层柱面网壳相贯节点刚度影响分析

节点刚度与单层网壳结构的刚度与稳定性关系密切。采用了可以真实模拟相贯节点单层柱面网壳的多尺度计算模型,在节点域内采用精度较高的壳单元,在节点域外采用梁单元,节点域与杆端在连接面形心处位移与转角保持连续。该计算模型可以较为准确地反映相贯节点的力学性能,计算精度高、单元数量少,可同时进行结构整体与节点局部的计算分析。运用该模型全面考察了相贯节点刚度对单层柱面网壳跨中挠度、动力特性与屈曲性能的影响。通过对相贯节点进行补强,能够有效增强节点的刚度,采用梁单元模型即可进行单层网壳结构的计算分析,结构设计简便、结构效能较高。     

郫县体育中心屋盖铝合金单层网壳结构设计

郫县体育中心屋盖采用了铝合金单层网壳结构。主要介绍了该工程屋盖的结构选型,通过有限元软件对铝合金单层网壳结构进行了静力和整体稳定性分析,并且将网壳与下部混凝土结构组装,分析了下部结构对网壳受力的影响;同时通过实体有限元模型对节点设计承载力和刚度进行了分析。计算表明,铝合金单层网壳结构主要由整体稳定性控制,节点强度及刚度均满足要求,分析结果可为同类结构设计提供参考。     

周口店遗址第一地点(猿人洞)保护建筑结构设计

周口店遗址第一地点(猿人洞)保护建筑的主体结构为单层异形钢网壳,此结构最大斜向跨度83m,通过山顶和山脚两排铰接支座进行支撑,基础高差约33m。单层网壳杆件通过相贯焊接进行连接,相贯焊接对节点刚度的影响通过包络设计法考虑。通过风洞试验得到了风压系数及极值风压分布情况。对结构进行了静力和动力分析、抗震性能化设计、稳定性分析。分析结果表明,结构各项指标均满足规范要求。对相贯节点的承载力进行了验算,结果表明,大部分节点承载能力满足要求,节点的刚性可以得到保证。单层网壳结构对基础变形非常敏感,参考大坝设计经验,选用条形抗推基础,保证了基础的刚性和受力。     

单层网壳考虑节点刚度影响的抗震精细化研究

首先总结了近些年单层网壳的节点刚度对结构静力力学性能和地震响应影响的研究概况。前人的研究中大多没有按照实际情况考虑焊接空心球的刚度,而强震下部分球节点的塑性变形可能会明显影响到结构整体的动力特性。在这方面开展了一些深入的研究,研究表明在建模时建立考虑球节点刚度的精细化模型是必要的,除此之外,要想真正实现精细化研究还需在几何精细化模型的基础上加入能够考虑损伤累积效应的本构模型,实现双重精细化。     

双曲面网壳半刚性节点试验及弹塑性屈曲分析

为研究X形节点刚度对网壳结构弹塑性屈曲性能的影响。本文以广东移动南方基地大型双曲面单层网壳结构为背景,对4组X形节点进行平面内、外的弯曲刚度试验和有限元模拟,得到X形节点各杆件的弯矩–转角曲线,进而计算出节点各杆件的名义转动刚度值。结果表明:支座约束情况对节点转动刚度影响较大;平面外荷载下,节点转动刚度大,可按刚接处理;平面内荷载下,节点半刚性不容忽视。基于试验结果,考虑结构安装缺陷,采用MATRIX27单元对网壳节点刚度进行模拟,得到结构倒塌破坏全过程的荷载–位移特性,并对网壳节点在不同转动刚度下的极限承载力进行了对比分析。结果表明:X形节点转动刚度减小,网壳结构极限承载力降低;安装缺陷增大,网壳稳定性减弱。