索穹顶结构的静力性状分析

本文基于文献［４］提出的索穹顶结构非线性有限元理论及初始刚度计算方法，对圆形平面、球形屋面、脊索呈辐射状分布的轴对称索穹顶结构进行了分析计算，通过参数改变，详细研究了该类索穹顶结构的静力性状，并得到了一些重要结论，对理论研究及工程应用具有指导意义。     

Levy体系索穹顶结构荷载静力性能分析

分析了Levy体系索穹顶结构在使用阶段的受力性能，着重讨论了在均布荷载工况下，初始预应力幅值、矢跨比、桅杆高度等三个参数对结构静力性能的影响。     

Levy型索穹顶动力特性分析

对Levy型索穹顶的索杆膜模型进行了动力特性分析,通过改变索穹顶的预应力水平参数,研究其对索穹顶动力特性的影响,结果表明,随着预应力水平的增大,结构频率增大,结构刚度呈增大趋势.     

Geiger型索穹顶结构模型抗连续倒塌试验研究

索穹顶结构冗余度低,关键构件的破坏可能会引起结构连续倒塌。为了解索穹顶结构的抗倒塌性能,并找出影响该结构体系抗连续倒塌性能的关键构件,采用拆除构件法对跨度6 m的Geiger型索穹顶结构模型进行了抗连续倒塌试验研究。结果表明：单根构件破断后,除个别构件外,其他大多数构件的内力均减小;不同工况下,产生最大竖向位移的节点随破断构件的位置不同而不同,单根构件破断引起的结构最大竖向位移为跨度的1/14;影响索穹顶结构抗连续倒塌性能的关键构件是环索及外斜索;对于同类型构件,构件失效位置对结构抗倒塌性能的影响由内向外依次增大;保证外圈环索不失效是索穹顶结构抗倒塌的关键。     

索穹顶结构体系创新研究

我国自2009年开始建有跨度20 m左右的索穹顶,至2016年已建成跨度超百米的索穹顶结构。但回顾国内外所建成的该类空间结构,均属于传统Fuller构想张拉整体类索穹顶。其上、下弦节点只有1根垂直于水平面的撑杆,形式比较单一,如肋环型索穹顶,上弦节点的环向水平刚度较差。为此,提出了Fuller构想单撑杆（不垂直于水平面）类索穹顶,有利于增加结构跨度。并进一步提出了非Fuller构想多撑杆（下弦节点可设置2根、3根、4根撑杆）类索穹顶。这不仅可改善结构传力性能,而且又能减少斜杆（斜索）和环索数量,方便施工张拉成形。若采用多种撑杆（包括单撑杆）且多种方式设置,当上弦选用径向布置时可归纳称之为肋环系列索穹顶,当上弦选用葵花布置时可归纳称之为葵花系列索穹顶。由肋环系列索穹顶和葵花系列索穹顶可构成多种组合形式索穹顶。研究丰富了索穹顶结构形式、体系和类型,为索穹顶的设计和选型提供了新思路、新空间。     

索穹顶结构模型试验研究

本文在进行了几何非线性有限元分析计算的基础上,设计了索穹顶结构的试验模型,采用模型计算、模型测试的对比方案进行模型结构试验研究。内容包括受压杆件的稳定性设计、节点设计、钢索锚固、模型架设过程中钢索的张拉工艺及张拉顺序等。然后,分别在预张状态和加载状态下对模型的拉索张力、屋顶垂度进行了测试,并与计算结果作了对比分析。     

索穹顶结构

本文首先分析了张力集成穹顶单元的几何形态,并基于此提出了索穹顶结构的几何及拓扑关系,介绍了几种穹顶结构的构成型式,归纳出了索穹顶结构的工作机理．     

Kiewitt型索穹顶结构拉索退出工作机理分析

目前索穹顶结构的研究主要集中在形态分析、结构静动力性能分析、施工成形分析等方面,有关索穹顶结构拉索退出工作及部分拉索退出工作后的体系受力性能的研究还很少涉及.本文以Kiewitt型索穹顶结构为例,分析结构在多种荷载工况下索松弛和索破坏退出工作机理及部分索退出工作后结构的受力性能,得出了一些有用的结论,对该类结构的进一步研究和工程应用具有指导意义.     

Levy体系索穹顶结构的静力性能分析

索穹顶结构是由索、杆及膜组成的新型预应力结构,应用在大跨度空间结构领域。利用大型有限元分析软件(Ansys),分析了结构参数(如环数、每环节点数、矢跨比等)的影响,对60m跨度Levy体系索穹顶结构的静力性能进行了研究。给出了一些合理的结构设计参数取值建议,为Levy体系索穹顶结构的设计以及工程实践提供参考。     

索穹顶结构的初始形状确定

本文对索穹项结构的初始态确定进行了问题分类。对于曲面几何和结构预应力分布均未定的情况,给出了采用动力松弛法确定结构初始态的方法。算例表明本文方法可成功应用于索穹顶结构的初始态确定。     

索穹顶结构施工控制反分析

索穹顶结构是本世纪八十年代美国工程师 Geiger运用 Fuller的张拉整体概念而开发的一种实用大跨空间结构体系,与传统结构分析不同的是索穹顶的成形分析是个关键。本文针对上述问题,提出了施工控制反分析法,从而确定各个阶段的理想施工状态参数 (包括索力和标高 ),此时结构不仅满足自平衡要求,且按此状态施工,可以达到理想的设计形态。这一方法力学概念清晰,计算简便,通过对一些典型索穹顶结构的施工控制模拟计算,证明其结果符合实际工程要求。     

葫芦岛体育馆弦支穹顶拉索施工分析

葫芦岛体育馆屋盖主体钢结构部分为弦支穹顶结构,由上部单层网壳和下部的张拉索杆系构成,是传统索穹顶与空间网壳结构的混合体。该工程拉索体量大、分布面广,且由径向钢拉杆、环向索及撑杆组成了整体张拉索杆体系。不论采取何种拉索张拉方法,一般均不可能对所有拉索同时同步施加预应力,所以该工程中采取分批分级的办法来实现。利用大型通用有限元软件ANSYS进行张拉施工全过程的分析,来确定合理的张拉方案。     

索穹顶结构关键施工技术研究

以直径71.2m索穹顶工程为对象,介绍了索穹顶施工技术的重点及难点问题,即拉索下料尺寸的控制、结构的安装方法、结构的张拉成型方法。在总结国外类似工程的施工经验基础上,首次提出了地面整体拼装、整体同步提升外脊索和外斜索的安装方法,减少了高空作业量,保证了施工安全。根据索穹顶结构为柔性结构且具有多个对称轴的特点,制定了分级分批张拉的施工方法,完成了对索穹顶结构的张拉施工,从监测数据看,施工完毕以后的位形和设计位形基本一致。     

索穹顶结构全面优化设计方法的研究

通过线性规划、齿形片、模态搜索及一维搜索片的联合应用,提出了索穹顶结构的预应力、截面、矢高、圈数同时优化设计的方法,优化效果明显。可在优化的过程中完成对索穹顶结构的设计。编制了索穹顶结构优化设计的计算程序,并进行了算例分析。     

索穹顶结构两种施工成形方法的模拟与分析

结合国内外已有的索穹顶结构施工张拉成形方法及相关研究成果,以一跨度为100m的索穹顶结构为例,提出了两种结构施工成形方法:中心设置固定塔架仅张拉外圈斜索成形法、中心设置提升塔架索杆原长累计安装成形法,并采用动力松弛法对两种施工成形方法进行了施工成形全过程模拟与分析,重点分析了固定塔架标高与提升高度对结构成形过程中构件内力与位形的影响,为实际工程的张拉施工提供理论依据和技术支持.     

拉索穹顶结构在轴对称荷载作用下的计算

本文对拉索穹顶结构在轴对称荷载作用下的静力与动力问题进行了分析,文中提出的计算方法,概念清楚,简便实用,可供设计参考。     

劲柔索张拉穹顶结构施工仿真分析

阐述了鞍山体育中心训练馆工程采用我国自主知识产权的劲柔索张拉穹顶结构施工方案,以及施工全过程张拉控制值的确定。实践表明,预应力的逐步施加是工程能否顺利实现的关键,针对这个问题,文中运用作者提出的适于该种结构形式的“改进的倒退分析方法”进行模拟施工全过程的力学跟踪分析,其计算结果不仅包括结构施工完毕的结构内力和节点位移,而且包括施工过程中在任意时刻所有构件的内力和节点变化,以便得到施工各阶段柔索施工张拉控制值,使结构达到最终理想成形状态。     

索穹顶结构铸钢节点的有限元模拟分析

文章采用有限元软件ANSYS建立节点的三维实体模型,为模拟节点的实际工作状态,在模型中考虑材料和接触两类非线性。分析了节点的受力性能,对影响节点承载能力的重要因素销轴直径和耳板厚度进行了参数分析,得出了销轴承载能力的计算公式。     

索穹顶塔架提升索杆累积安装施工成形过程模拟分析

提出了一种新的索穹顶结构施工成形方法—塔架提升索杆累计安装成形方法,该方法的实质是在已知构件原长的基础上,通过提升塔架的辅助提升作用,尽可能使得多数构件在近地面安装完成,以减小施工成形过程中构件的内力和施工牵引力。针对一个索穹顶结构算例,采用动力松弛法进行了施工全过程模拟,考察了构件内力与结构位形的变化规律。结果表明:构件的累计安装成形是结构刚度逐渐形成和积累的过程,塔架的辅助提升使得构件内力与结构位形变化过程变得平缓,施工过程便于控制。