初始缺陷模式对单层球面网壳静力稳定性的影响

初始几何缺陷模式是单层网壳结构静力稳定性分析、杆件截面设计时必须考虑的重要影响因素.通过采用工程设计中常用的几种初始缺陷分布模式,对考虑初始几何缺陷单层球面网壳结构的静力稳定性进行分析,发现现行规程所推荐的缺陷模式并不能完全保证设计的可靠性,具体表现为一致缺陷或特征值缺陷都可能成为最不利的缺陷模式.针对不同初始几何缺陷...     

联方型单层球面网壳的地震响应

以40 m跨度的联方型单层球面网壳为分析对象,并以位移准则作为动力稳定性判别方法,分析了该网壳受地震作用下的动力响应,得到了联方型网壳结构达到失稳临界峰值后,继续施加荷载,网壳结构位移不会突增,不会因达到失稳临界值而突然倒塌的结论。     

单层球面网壳结构的地震响应分析

随着单层网壳结构的广泛应用，对其地震响应分析是非常必要的，本文对K8型单层球面网壳进行了地震响应分析，得到相应规律。     

杆件截面对单层网壳结构的影响

运用非线性有限元方法，对不同外径、不同壁厚的网壳承载力进行了计算研究，描述了杆件截面对网壳结构稳定性影响和变化的规律，得出了工程设计中杆件截面选择的建议。     

应用于单层网壳结构动力响应精细化模拟的杆件计算模型

在动力荷载作用下单层网壳结构杆件受力和结构承载力处于动态变化中,因此要得到准确的结构实时动力响应,必须建立能够模拟杆件实时受力性能的杆件计算模型.根据单层网壳结构杆件的受力特点,总结出受压杆件的两种失稳类型.引入国际标准化组织推荐的空间受力圆钢管失稳判别准则,采用3节点塑性铰单元和Marshall模型分别模拟受压杆件失...     

考虑初始缺陷的单层球面网壳动力稳定性数值分析

引言 网壳结构具有刚度大、自重轻、造型美观、综合技术指标好等优点,因而被广泛的运用大跨度、大空间结构中。单层网壳的承载能力主要由稳定性决定,近年来国内外学者对关于网壳的稳定性研究．特别是几何非线性的研究做了大量的研究并取得了很大的进展,可以说关于静力稳定性的理论已比较成熟．然而关于网壳的动力稳定问题研究的文献目前还比较少。网壳结构,尤其是单层球面网壳是缺陷敏感性结构．该类结构在强风和强烈地震作用下的动力稳定性由干涉及稳定理论和振动理论,难度较大,正处于起步阶段。     

单层球面网壳地震反应特征分析

考虑不同矢跨比、荷载、跨度和支座刚度等多种因素的影响,对单层球面网壳在地震作用下的反应进行了较全面的研究,给出了其随各参数变化的规律,得出了在单层球面网壳抗震设计中起控制作用的是水平地震作用而不是竖向地震作用等有益的结论.此外本文还给出了由于阻尼比不同而需对引用现行抗震规范反应谱分析的网壳地震作用进行修正的建议.     

单层球面网壳的稳定性

本文有计划地对400余例实际尺寸的单层球面网壳进行了非线性全过程分析。求得了它们的析限承载力。系统地考察了初始缺陷和荷载不对称分布对网壳性能的影响，通过这种大规模参数分析方法，掌握了单层球面网壳稳定性能规律性，在此基础上提出了供设计人员使用的实用公式。     

屋面系统对单层球面网壳稳定性及地震响应的影响研究

单层球面网壳的静力稳定性及抗震性能已经取得较为系统的研究成果,但在传统的研究方法中,学者们只考虑结构部分,忽略了屋面板、吊顶、隔墙等非结构构件的影响;其中,屋面系统作为一类非结构构件,其平面刚度较大、在动力荷载下的阻尼也较大的特点会在一定程度上影响结构的受力特性。因此,选取考虑屋面系统的单层球面网壳作为研究对象,开展屋面系统对于单层球面网壳弹塑性稳定性及抗震性能的影响研究。采用有限元分析软件ABAQUS分别建立带屋面系统单层球面网壳和传统单层球壳的数值模型;通过弧长法分别对两种模型进行均布荷载作用下的非线性数值模拟,对比分析屋面系统对单层球面网壳弹塑性稳定承载力的影响;对考虑屋面系统的网壳结构进行不同地震荷载作用下的时程动力分析,采用基于响应的分析方法,考察屋面系统对于网壳结构抗震性能的影响,得到屋面系统会显著提高网壳整体刚度、增强结构抗震能力的结论;本研究可为以后网壳结构的理论研究及工程实践提供一定的参考。     

单层网壳各向初始缺陷敏感性分析

单层网壳属于缺陷敏感结构,缺陷的存在会使得结构的稳定承载力降低,以往主流的缺陷考虑方法包括一致模态缺陷法和随机模态缺陷法,且这两种方法在缺陷引入时均假定缺陷是沿各向分布的,没有对缺陷方向做出明确说明。本文在随机模态缺陷法的理论基础上,采用有限元软件ABAQUS对700余例凯威特6型网壳进行非线性稳定分析,通过对不同方向上缺陷的引入,发现网壳节点安装偏差中的竖向偏差往往起到控制作用,仅引入节点竖向安装偏差所得的稳定承载力值接近于全方向缺陷情况,且二者的非线性屈曲模态也较为相同。同时,在竖直向缺陷与水平向缺陷共同作用下,水平向缺陷的影响会被掩盖,即在已有竖向缺陷前提下再次施加水平向缺陷对稳定承载力影响不大,二者耦合时竖向缺陷会起到控制作用。     

增量动力分析在单层网壳倒塌评估中的应用

增量动力分析已经成为结构抗震性能评估的重要方法之一,但其在空间结构中的应用还处于空白.本文利用增量动力分析方法对某单层网壳进行了抗震性能评估.以地震峰值加速度和最大位移为地震动参数和工程需求参数对该网壳进行了增量动力分析.根据分析结果,计算了该网壳在任意峰值加速度下的倒塌概率,结合地震动危险性曲线,得到了该网壳的年度平均倒塌概率.计算结果表明,该单层网壳具有较高的抗倒塌性能;增量动力分析可以应用于单层网壳的地震倒塌评估.     

单层球面网壳结构的风致响应分析

讨论完全二次型组合(CQC)方法和模态加速度法在单层球面网壳结构风致响应计算中的应用,对0.1矢跨比单层球面网壳采用同步多点压力扫描技术进行了风洞试验。根据由脉动风荷载和结构模态得到的广义力功率谱,分别用CQC法和平方-总和-开方法(SRSS)计算了结构的风致响应。检查不同模态数对响应精度的影响以及模态响应分量的相关性,发现SRSS方法对这类结构并不合适,不同模态响应之间的相关性未被考虑在内。位移响应功率谱表明响应的共振分量是显著的,对某些节点甚至比背景分量更加重要。与传统的模态叠加法不同,模态加速度法中可以用剩余柔度的拟静态响应近似补偿截断的高阶模态对响应的贡献。     

考虑初始几何缺陷的网壳结构整体稳定性可靠度分析

网壳结构的设计由重力荷载和初始几何缺陷共同作用下的整体稳定性控制,而结构的初始几何缺陷形状和最大值是未知的。采用联立自回归模型分别对球面网壳和柱面网壳结构的初始几何缺陷进行建模,研究空间相关初始几何缺陷对结构整体稳定极限承载力概率分布和可靠度的影响。评估杨氏模量对不同荷载工况作用下极限承载力概率分布和可靠度的影响。在永久荷载与雪荷载作用下,杨氏模量的影响可以忽略不计;如果各节点初始几何缺陷标准差的最大值等于1/2或1/3规范推荐的初始几何缺陷最大值,按规范中安全系数满足2的规定进行设计,结构的失效概率约小于6.5×10^-5;若安全系数取1.5,结构失效概率约小于5.1×10^-4。考虑永久荷载与活荷载的组合时,如果各节点初始几何缺陷标准差的最大值等于1/2或1/3规范推荐的初始几何缺陷最大值,安全系数取2时,网壳结构的失效概率均可忽略不计;若安全系数取1.5,球面网壳及柱面网壳的失效概率分别小于10^-7和10^-6。即若达到规范采用的可靠度,规范中的安全系数也许可降低至1.5且可针对不同地区确定不同安全...     

网壳结构平稳与非平稳随机地震响应研究

对虚拟激励方法进行了研究,通过自编程序对单双层网壳的平稳与非平稳地震响应进行了分析,并列举一具体算例进行了说明,从而解决了网格结构中非平稳随机地震响应的问题,得出非平稳地震反应小于平稳地震反应的结论。     

直接分析设计法中的受压构件等效初始缺陷研究

在GB 50017-2017《钢结构设计标准》中,仅对考虑材料弹性阶段的直接分析设计法中的构件初始缺陷取值作出了规定,对考虑材料弹塑性发展的直接分析设计法中未给出构件初始缺陷取值的具体数值.为此,基于钢结构塑性稳定理论,利用轴心受压构件稳定系数反向推导其等效初始缺陷,包括初始几何缺陷和残余应力.根据不同的截面类型和钢材...     

基于Kiewitt-8型单层球面网壳的一维地震动强度参数研究

选择合适的地震动强度参数可降低与结构响应相关分析结果的离散性，为得到较为合适的描述Kiewitt-8型单层球面网壳地震响应的地震动强度参数，对常用地震动强度参数的考虑因素进行分析，按是否考虑结构动力特性将其分为地震动绝对强度和地震动相对强度（基本模态的加速度反应谱值）S_a(T₁)；对Kiewitt-8型单层球面网壳分别进行大量的水平一维和竖向一维地震时程响应分析，计算地震动强度参数与结构响应的相关系数。结果表明：地震动相对强度参数在水平方向上与地震动绝对强度参数相比能较好反映地震作用对结构的影响，但在竖向存在局限，与结构响应不具有较好的相关性。此外，控制结构最大竖向响应振动模态的振动周期通常是未知的。通过对S_a(T₁) 局限产生的原因进行分析，提出了一种可用于工程的地震动相对强度参数即敏感频率反应谱值S_a (f_p)，该参数在水平向和竖向表现出了更好的与结构响应的相关性。     

基于三向敏感频率的单层球面网壳结构地震动强度参数分析

选择合适的地震动强度参数可减小其与结构响应相关分析结果的离散性。以Kiewitt-8型单层球面网壳结构为研究对象,对算例结构进行谐响应分析,确定结构三个方向的敏感频率;提出基于三向敏感频率的地震动强度参数加速度谱Sa,3d。采用有限元软件ABAQUS对算例结构进行三向地震动作用下的增量动力分析,并对分析结果进行统计分析,从相关性和有效性两个方面对Sa,3d进行评价。结果表明：Sa,3d与单层球面网壳结构的地震响应具有更好的相关性,且具有较好的有效性,建议对单层球面网壳结构,采用Sa,3d 作为地震动强度参数进行增量动力分析。     

基于多参考振型的Rayleigh阻尼系数计算方法在单层柱面网壳中的应用

传统的Rayleigh阻尼系数计算法(两参考振型法)并不总是适用于单层柱面网壳的地震时程分析,对基于多参考振型的Rayleigh阻尼系数计算方法在单层柱面网壳中的应用进行了研究.分析结果表明,在某些地震波作用下,主要贡献振型数目较多,分布较为离散,且频率值相差较大,此种情况下基于多参考振型的计算方法比两参考振型法更为合理;而在另外一些地震波下,结构的主要贡献振型数目较少,分布较为集中,且频率值较为接近,此时基于多参考振型的计算方法和两参考振型法都可以应用.     

宝石群单层折面网壳构形研究和简化杆系计算模型

深圳大运会体育馆、体育场的主体结构是由三角形网格组成,其外形如宝石群,为单层折面空间网壳结构.通过构形研究和机动分析,论证了宝石群单层折面网壳是一种满足几何不变性基本要求的静定空间桁架结构.通过研究圆形平面的宝石群单层折面网壳,提出了简化杆系计算模型及其计算方法,可精确求得网壳结构的内力和位移.在基本结构体系基础上,增...