索桁架结构的风振响应

本文采用离散理论求得索桁架的振动方程,进一步可求得在随机风荷载作用下索桁架结构的振动频率及其位移响应。     

索桁架点支式玻璃幕墙结构动力特性研究

建筑幕墙不承受结构主体荷载,但其自身的结构特性和安全对整体结构的安全性能至关重要。通过结合实际工程中的结构基本信息,对索桁架支撑体系玻璃幕墙在ANSYS中进行了有限元建模,介绍了索桁架结构的有限元分析理论,通过模态分析对结构的自振特性进行了研究,计算出了结构的前6阶频率,画出了结构的前6阶振型,并对结构的振型特点进行了描述。     

双向多跨连续索桁架-索网结构静力分析

天津一汽成品车停放场悬索工程是双向多跨连续轴线柱间以劲性索桁架为柔性边界的新型索网结构,该结构双向索桁架正交形成矩形网格,每个矩形网格内为鞍形索网结构.介绍了索桁架-索网结构找形过程和对拉索预应力取值原则的探讨,并应用ANSYS对结构进行了考虑非线性静力分析和极限承载力计算.结果表明,索桁架作为结构的柱间连接,有足够的刚度承担竖向荷载以保证其结构的稳定,索桁架和鞍形索网能够很好地协同工作,结构具有较高安全性能.     

轮辐式索桁架外围支承结构拆撑方案对比研究

三亚体育中心体育场罩棚为轮辐式索桁架结构,其外围支承结构体系施工时共布置126个临时支撑胎架,临时支撑体系拆除是影响结构成型状态及施工安全的重要因素.综合对比位移、应力、支座反力等多因素,对拆撑方案进行对比研究,最终采用先拆除中柱胎架,然后从长轴方向附近开始逐步拆除南北侧的内外环胎架,最后从短轴方向附近开始逐步拆除东西...     

巨型钢框架—索支撑结构中索突然失效的响应

针对巨型钢框架—预应力索支撑结构中拉索突然失效的响应过程这一传统有限元法难以解决的强非线性问题,采用自编向量式有限元程序模拟了典型巨型钢框架—预应力索支撑结构中索从静止到突然断裂的全部动态过程,并与有限元软件ANSYS计算的结果比较,结果表明,断索后结构水平位移主要因侧向刚度突变产生,索卸载冲击的动效应对位移影响不明显,但对内力影响很大,个别构件动内力可达静止后的近两倍。结构内力重分布情况随断索位置不同有很大差别,设计时应考虑不同的预应力荷载组合。     

异形索桁架结构浮动式连接可行性研究

针对异形索桁架特殊的结构形式,从拉索结构适应温度变化、对主体结构产生影响、应力及挠度控制和造价几个方面出发,提出异形索桁架通常的硬性连接和新型的两种浮动式连接方式,并对这3种方案形式的构造和受力分别做了分析,利用通用的有限元程序,对3种方案的结构形式在各种工况条件下分别进行静力计算和对主体结构产生影响的分析,同时对3种结构形式的动力响应进行分析,系统地对3种连接方案的异形索桁架从温度变化、对结构产生的影响、挠度控制和工程造价方面分别做了对比性说明,对3种索桁架的动力特性做了具体对比,提出合理的建议,可作为今后索桁架节点设计的参考。     

双向多跨连续索桁架-索网结构体系及工程应用

双向多跨连续预应力索桁架-索网结构体系是一种新型结构体系,该结构体系双向由索桁架正交形成矩形网格,每个矩形网格内为鞍形索网结构;通过天津一汽丰田停车场中索桁架-索网结构体系的应用表明,该结构体系具有用钢量低、施工周期短、造型美观等优点,使用效果良好.     

点支式幕墙索支承体系的性能研究及工程应用

双向交叉索桁架体系和单层正交索网体系是最为常用的两种点支式玻璃幕墙支承体系。在小挠度弹性范围推导了单榀索桁架初始刚度和松弛荷载的表达式,并用有限元算例进行了验证。研究了由单榀索桁架交叉布置形成的双向交叉体系的力学性能,以及单层正交索网的受力特点。将以上研究成果应用于天津泰达市民文化广场玻璃幕墙支承体系的设计中,介绍了该体系的基本单元及构造设计,建立了考虑施工过程的有限元结构分析模型,研究了其垂直面的静、动力性能,证明了文中的设计对于提高幕墙支承体系的安全性和使用性具有较好的作用。     

轮辐式交叉索结构构形研究及其预应力态分析

以传统轮辐式索结构为基础,提出一类轮辐式交叉索结构,该类结构由双层外环压梁、双层内环拉索、内环撑杆、径向交叉布置的径向承重索、径向稳定索及它们之间的联系索杆组成。采用径向索交叉布置的新形式可减小结构层高度,改善结构整体抗扭刚度,同时形成的“空间谷脊效应”便于屋面组织排水。根据内环撑杆布置方式的不同,轮辐式交叉索结构又可分为竖撑杆型和人字撑杆型两种不同构形的轮辐式交叉索结构。基于节点平衡方程,对提出的两种轮辐式交叉索结构进行预应力态分析,推导出轮辐式交叉索结构预应力态内力的计算公式。此外还将轮辐式交叉索结构的预应力态受力特性与传统轮辐式索结构进行对比,并考虑不同内环结构高度、内外环几何中心高差等几何参数下结构的自应力分布情况。结果表明,轮辐式交叉索结构具有结构高度低、结构刚度大、受力合理等特点,在大型体育场等建筑中有很好的工程应用前景。     

议悬索结构之索桁架及应用

从悬索结构的分类开始,重点介绍了悬索的原型、性状特点及悬索结构的主要形式、索桁架的含义及分类等,通过工程实例深入探讨了索桁架的应用,比较分析了索桁架与索支柱、索桁架与鱼腹桁架,从而提高人们对索桁架的认识。     

Nonlinear dynamic behavior of saddle-form cable nets under uniform harmonic load

The dynamic response of saddle-form cable nets is investigated in this paper. Even though they consist of cables, which are well known for their geometric nonlinearity, such systems could be characterized as weakly nonlinear due to the high levels of pretensioning of their cables and to their hyperbolic paraboloid surface, having opposite curvatures at all points and thus increased stiffness. Nevertheless, resonance phenomena that are typical of highly nonlinear systems are detected here, for common geometries and levels of pretension, even for low levels of load amplitude. First, a single-degree-of-freedom (SDOF) cable net is studied analytically and numerically, and nonlinear resonances are confirmed. Then, the response of multi-degree-of-freedom (MDOF) cable nets, subjected to harmonic dynamic excitation, is investigated. Although the static response is proved to be almost linear, the dynamic nonlinearity is intense, as verified by jump phenomena, bending of the response curve, superharmonic resonances, and dependence on the initial conditions.     

体育场马鞍面单层索网屋盖结构方案分析

为满足某体育场屋盖采用马鞍面单层索网结构的需求,提出轮辐式单层索网结构和无内环单层索网结构两种方案。基于方案的外形、构件和节点设计信息,比较两种方案下的拉索、索端锚具和大型索夹节点用量等经济指标。利用有限元分析软件Midas/Gen建立模型,分析两种方案在静力荷载作用下的位移和索力,对比两种方案的结构整体刚度、索力大小和索力分布均匀性。利用有限元分析软件Ansys/Ls-dyna建立模型,采用拆除构件法分析两种方案断索后的动力响应,研究两种方案抗连续倒塌性能。结果表明：无内环方案的拉索、索端锚具、大型索夹节点用量均显著少于轮辐式方案的,经济性更好;无内环方案的刚度较大,整体性好,索力较小且索力分布更均匀;无内环方案断索后仍保持形状稳定且索力损失不明显,抗连续倒塌性能更好。     

Analysis on single-layer hyperbolic cable net structure schemes of stadium roof

为满足某体育场屋盖采用马鞍面单层索网结构的需求，提出轮辐式单层索网结构和无内环单层索网结构两种方案。基于方案的外形、构件和节点设计信息，比较两种方案下的拉索、索端锚具和大型索夹节点用量等经济指标。利用有限元分析软件Midas/Gen建立模型，分析两种方案在静力荷载作用下的位移和索力，对比两种方案的结构整体刚度、索力大小和索力分布均匀性。利用有限元分析软件Ansys/Ls-dyna建立模型，采用拆除构件法分析两种方案断索后的动力响应，研究两种方案抗连续倒塌性能。结果表明：无内环方案的拉索、索端锚具、大型索夹节点用量均显著少于轮辐式方案的，经济性更好；无内环方案的刚度较大，整体性好，索力较小且索力分布更均匀；无内环方案断索后仍保持形状稳定且索力损失不明显，抗连续倒塌性能更好。     

张弦桁架结构的索力张拉调整及试验

由于各种施工条件的限制,预应力空间钢结构的索力张拉和调整一般都是分批分阶段进行的,但后一批索的张拉会影响前一批已张拉索的内力值,故索力张拉和调整模拟的关键问题是求出每阶段每批次的控制索力.根据索力张拉和调整均为从一个初始状态转变到一个目标状态的原理,将索力的张拉和调整统一为一个问题,即从结构索力张拉调整的初始状态和目标状态的索应变值人手来求解各阶段各批次的控制索力.最后,通过一张弦桁架结构的索力张拉调整试验及模拟分析,表明该方法是可行有效的.     

大跨度点支式幕墙支承结构风振性能分析

广州新白云机场航站楼主楼点支式玻璃幕墙结构,长108m、高33m,采用钢桁架与预应力索桁架交叉的混合支承体系。本文针对该幕墙支承体系的三种结构方案,应用非线性有限元软件,对其风激动力性能进行分析,给出了方案合理性的评价。主要工作有:应用子空间迭代法分别对单榀索桁架和整体结构进行自振特性分析,得到相应的频率和振型;应用非线性随机模拟风振分析方法分别对三种结构方案进行整体分析,得到结构在脉动风作用下的响应时程;对风振分析结果进行统计分析,得到可供设计参考的风振系数。计算结果表明:三种结构方案的风振动力性能差别较大;其中,方案一最差,在脉动风作用下发生了弯扭跳跃式失稳;方案三最好,表现出良好的动力稳定性和整体工作性能。     

温度变化对正交索网结构非线性振动的影响

正交索网结构作为屋盖支承体系有着广泛的应用,属于一种柔性结构,对外荷载的作用比较敏感.非线性自振特性的研究对于正交索网结构在风荷载作用下的响应分析具有重要意义.本文考虑温度变化及几何非线性影响,采用连续化理论导出了正交索网结构非线性振动方程.通过Galerkin原理,将偏微分方程转化为常微分方程,并采用改进的L-P法对常微分方程进行了求解.结合算例讨论分析了温度变化、振幅等因素对正交索网结构非线性振动的影响.算例表明,正交索网结构固有频率随着温度的升高而减小,自振频率密集,具有较强的非线性,其自振频率随着振幅发生变化,其非线性振动呈现"硬弹簧"特性,正交索网结构的非线性自振频率高于线性频率.     

加筋结构动力特性和动力响应分析

利用张森文等提出的计算结构动力响应的状态方程直接积分法,对加筋和不加筋结构进行动力响应分析,解决了复杂阻尼力计算分析困难的问题,达到增强结构稳定性的效果。     

配置下拉减振索的大跨度空间结构受力性能分析

为提高大跨度空间结构的适用性,提出一种配置下拉减振索的大跨度空间结构,通过张紧的索体将结构体和固定体相连,可以减小结构在后期使用荷载下的竖向变形和振动。通过理论推导提出了反映配置下拉减振索的大跨度空间结构基本特征的无量纲参数R,以及中置及偏置索体的最小索力需求、结构内力和变形、自振频率和振幅形状曲线的计算方法,建议优先采取索体中置的布置方式以提高工作效率。实例分析结果发现,合理设计的配置下拉减振索的大跨度空间结构的振动加速度可减小至无索结构的50%以下,在后期使用荷载下的竖向变形可减小至无索结构的10%以下。通过有限元分析发现,索体松弛产生的动力效应将显著放大结构的竖向变形和加速度,故应对减振索进行适当张拉。最后提出配置下拉减振索的大跨度空间结构的设计流程,根据无索结构特性与控制目标的差异,先设定合理的R值再进行索体设计可显著提高设计效率。     

大跨度索穹顶结构模型静力试验研究

以内蒙古伊旗全民健身体育中心工程为研究对象,设计制作了1∶10缩尺肋环型索穹顶结构试验模型,研究了模型结构张拉成形后在设计荷载作用下的力学性能,将ANSYS数值模拟加载和模型加载结果进行了对比分析,获得了模型静力响应的变化规律及活荷载不对称分布对结构整体静力性能的影响。研究表明：索穹顶结构在外荷载作用下,脊索存在应力减小的现象;结构可随荷载的变化不断调整预应力的分布状态;作为柔性空间体系,对非对称荷载作用十分敏感;结构在设计荷载作用下, 结构构件均处于安全的工作范围内;数值模拟结果与试验值吻合较好,验证了数值模拟的正确性和结构设计的合理性。