具有外环桁架的肋环型索穹顶初始预应力分布快速计算法

目的研究具有外环桁架的肋环型索穹顶的构件布置和特点,提出确定初始预应力分布的快速计算法.方法考虑到该结构是一种轴对称结构,将结构简化为半榀平面桁架,采用节点平衡理论进行分析.结果提出了确定初始预应力分布的快速计算法,得到了不设和设有内拉环的具有外环桁架的肋环型索穹顶预应力杆初始内力的计算公式,并将对特定参数的该种结构的计算结果与非线性有限元分析结果进行了对比.结论具有外环桁架的肋环型索穹顶结构是有发展前景的新型结构,内部建筑空间利用率高,外圈索的初始内力明显减小.快速计算法可方便地确定该类结构的初始预应力分布,为设计和力学性能分析提供基础.     

拉索对肋环型索穹顶结构的敏感性分析

针对在施工张拉过程中索穹顶结构拉索的初始预应力值难以与设计值一致的问题，为了找出索穹顶结构中的敏感拉索以指导设计与施工，采用正交设计方法分析了拉索对结构的敏感性。通过建立L49(78)正交表，以一个跨度为50 m，承受轴对称荷载作用的肋环型索穹顶结构为例，研究了拉索对结构的静力、动力及稳定的敏感性，并与其他敏感性分析方法作了比较。分析结果表明，拉索对结构的静力敏感性明显高于对动力和稳定的敏感性，并且拉索对结构的敏感性高低与拉索的位置有关，在整个结构中以外环索最为关键，在设计与施工中必须严格控制其应力状态。     

索穹顶结构初始状态确定与成形过程分析

在研究索穹顶结构的零应力状态、施工初始几何状态基础上,着重分析了索穹顶结构的施工成形过程几何形状和单元内力变化规律,揭示索穹顶结构的初应力产生机理以及施工过程中体系的变化特征.由于索穹顶结构成形过程涉及机构运动和单元内力分析、机构位移和弹性变形耦合,采用常规的有限元方法不能求解,而非线性有限元力法是一种有效的计算方法.结果表明,在索穹顶结构成形过程中,从开始很长时间内所有单元内力均处于较低水平,此时结构是一种机构状态,节点位移主要是刚体位移.当所有索进入工作状态时结构的体系从机构转变为具有一个自应力模态的、可刚化的稳定体系,各单元的内力迅速增大.说明了索穹顶结构的成形过程,也是预应力生成的过程.     

T型三撑杆索穹顶预应力计算方法与参数分析

针对传统索穹顶构造形式单一及环向刚度弱的缺陷,提出一种T型三撑杆索穹顶.采用节点平衡法与求解超静定结构的位移法相结合的方法,推导出T型三撑杆索穹在考虑自重情况下结构初始预应力分布的计算公式;对索穹顶结构进行参数分析,讨论了矢跨比和撑杆高度对结构初始预应力分布的影响,给出了结构在忽略自重的情况下初始预应力计算表,得出了适用于T型三撑杆索穹顶结构的参数合理取值范围.研究表明,T型三撑杆索穹顶结构初始预应力与矢跨比、撑杆高度均成反比,撑杆高度的影响程度更大,该结构适宜矢跨比为1/20～3/20,适宜撑杆高度为斜索角度tan10°～tan20°时的取值.     

肋环型索穹顶结构的几何法施工及工程应用

针对索穹顶结构张拉难于控制和安装技术要求高的问题,提出一种只需张拉端部斜索的肋环型索穹顶结构施工成形方法.根据肋环型索穹顶结构竖压杆、脊索和斜索之间的几何关系,计算安装过程的竖压杆临时标高,设计并采用几何法安装了中国第一座索穹顶结构,验证了该施工成形方案的可行性.结果表明,几何施工法只需张拉端部斜索,索穹顶结构会自动成形,不需要大规模调整拉索的预应力,降低了施工技术要求,使索穹顶结构有可能得到普遍推广.     

索穹顶结构体系若干问题研究新进展

对索穹顶结构的若干问题最新研究成果进行了汇总和探讨,主要内容包括索穹顶结构体系的改良和创新、结构初始预应力确定、施工成形分析、模型试验和敏感性分析,并提出了结构动态设计、新体系新材料应用、流固耦合、气动形态优化与控制、自适应可调节技术等进一步研究方向,为深化该体系研究和实际工程应用提供理论基础.     

倾斜撑杆式索穹顶结构静力性能分析

针对现有Geiger体系和Levy体系索穹顶结构存在的不足提出一种改进型的索穹顶结构体系——倾斜撑杆式索穹顶,并对60 m跨度模型进行结构形态分析、静力性能分析,得出结构设计参数:矢跨比(1/8、1/10、1/15)、每环节点数(12、14、16)、斜索与水平面夹角、构件截面面积、名义初始预应力水平对结构的预应力分布、刚度、材料用量等的影响规律.     

基于遗传算法的脊杆索穹顶优化设计

为了降低实际工程中索穹顶结构的造价,提出了一种基于遗传算法的优化设计方法,将预应力倍数和构件截面作为离散设计变量,在目标函数中考虑了结构的施工张拉程度.以Geiger和Levy两种索穹顶作为算例,得到了在多种荷载工况下满足结构应力和位移约束的索穹顶最小造价,并研究了预应力对优化结果的影响.将索穹顶的脊索替换为可受压的钢杆后,对改进方案——脊杆索穹顶进行了优化设计,并与原结构对比了结构造价和力学性能.结果表明:该方法能够高效准确地得到造价最小的索穹顶结构,各构件内力比较接近其极限设计状态;有必要在索穹顶的设计过程中考虑预应力分项系数和活荷载不均匀分布等因素,以满足结构稳定性和单根构件承载力的要求;采用钢杆替换脊索,使索穹顶结构的总造价稍有降低,并显著降低了结构挠度和支座反力.     

索穹顶结构体系的研究进展

索穹顶结构是由索、杆及膜组成的新型预应力空间结构体系.简单回顾了索穹顶结构的发展过程并介绍了6个索穹顶结构工程实例,阐述了国内外对索穹顶结构在结构形态、静力和动力特性、施工成形技术和实验模型等方面的研究现状,讨论了索穹顶结构的研究方向,为索穹顶结构的实际工程研究提供有益的参考.     

索穹顶结构施工模拟分析

为了研究索穹顶的施工成形过程,寻找一种通用、可靠的计算方法来提高施工分析的效率与精确性,确保计算结果切实有效地指导实际工程施工,利用有限元软件ANSYS对一索穹顶结构按反分析的思想进行2种施工方案下的施工模拟计算,确定在施工过程中各控制结点的坐标值、各单元的内力值与结构的几何形状,并对2种施工方案进行了分析对比.结果表明,在结构的张拉成形过程中,单元的内力值与结构的几何形状的变化规律与施工方案有关,2种施工方案在一定条件下具有共性,各斜索对整个结构的影响由里及外依次增强.计算过程也表明,利用通用有限元软件ANSYS对索穹顶结构进行施工模拟具有通用性与高效性.     

控制索原长求解索张拉力的反分析法

为对预应力空间钢结构的施工成形进行系统的研究,提出了基于控制索原长求解索张拉力的反分析法.从预应力状态开始,通过控制每一级张拉索的原长,进行非线性有限元迭代计算,求出索在分级分批施工时的控制力.方法的优点在于计算简单,省去了通用有限元需要反复试算的缺点.应用编制的程序对一弦支穹顶模型进行了施工过程的模拟分析,结果表明:反分析法能精确模拟结构的施工成形过程,且在整个过程中,每根索只需张拉一次,简化了施工工艺.     

内蒙古伊旗全民健身体育中心索穹顶结构体系设计研究

为了降低实际工程中索穹顶结构的造价,提出了一种基于遗传算法的优化设计方法,将预应力倍数和构件截面作为离散设计变量,在目标函数中考虑了结构的施工张拉程度. 以Geiger和Levy两种索穹顶作为算例,得到了在多种荷载工况下满足结构应力和位移约束的索穹顶最小造价,并研究了预应力对优化结果的影响. 将索穹顶的脊索替换为可受压的钢杆后,对改进方案——脊杆索穹顶进行了优化设计,并与原结构对比了结构造价和力学性能. 结果表明:该方法能够高效准确地得到造价最小的索穹顶结构,各构件内力比较接近其极限设计状态;有必要在索穹顶的设计过程中考虑预应力分项系数和活荷载不均匀分布等因素,以满足结构稳定性和单根构件承载力的要求;采用钢杆替换脊索,使索穹顶结构的总造价稍有降低,并显著降低了结构挠度和支座反力.

     

高校“两课”教学应当与时俱进

本文从“两课“教学的首要任务和核心内容出发,论述“两课“教学应当与时俱进,就必须认真贯彻理论联系实际的方针,就必须坚持与大学生思想实际相结合,充分发挥“两课“教学的重要作用,使“两课“教学具有鲜明的针对性和突出的实效性。     

大跨度悬索桥主缆线形及内力计算方法研究

随着悬索桥跨度的增加,几何非线性的影响愈来愈突出,因此如何在结构分析中合理、精确地考虑其影响,具有重要的理论意义和工程价值。本文具体阐述了大跨度悬索桥线形与内力计算所涉及到的成桥、空缆及加劲梁吊装阶段基本原理,并充分考虑了施工过程中主缆的温度修正,在此解析法的基础上编制了悬索桥主缆计算程序SUSP-CABLE,算例表明本文计算方法的正确性,可供广大技术人员参考。     

一般力学初值问题两类变量的广义变分原理

为了建立一般力学初值问题两类变量的广义变分原理,首先明确两类变量的基本方程,应用Laplace变换将基本方程变换到像空间,按照广义力和广义位移之间的对应关系,将各基本方程乘上相应的虚量,代数相加,进而建立了一般力学初值问题的像空间中两类变量的广义变分原理.然后,用Laplace逆变换将像空间中的广义变分原理反演到原空间,进而建立了一般力学初值问题的原空间中两类变量的广义变分原理.并以弹性动力学为例,说明了像空间和原空间中的势能函数和余能函数的内涵.     

低精度SINS初始对准/GPS双天线测向互辅算法

针对低精度捷联惯性导航系统无法实现航向角的自对准和全球定位系统双天线测向需要较长时间的初始化问题,研究了二者互相辅助的新算法．即利用SINS初始对准时的俯仰角信息和已知基线长度进行约束,通过搜索基线姿态角,在二次残差最小的条件下快速确定基线航向角,然后利用该航向角辅助SINS的快速初始对准．建立了互辅算法模型,论述了互辅原理,推导了相关公式．通过实验比较,验证了新算法的正确性及可靠性,30s内得到了0.2°的俯仰角和航向角误差,100s内实现了低精度SINS的初始对准,且算法简单,实用性强．     

单索幕墙中玻璃与索静力协同工作试验

采用模型试验的方法对单层平面索网玻璃幕墙结构考虑玻璃与索网协同工作的静力性能进行研究.提出玻璃与索网协同工作的理论模型,并通过模型试验验证了上述理论模型.结果表明,单块玻璃的抗弯刚度对于玻璃参与结构刚度贡献影响很小,玻璃参与结构刚度贡献从本质上讲主要由玻璃面的薄膜力大小决定.