不对称荷载作用下单层网壳结构的稳定分析

单层网壳结构是一种易发生失稳的空间结构形式,缺陷以及荷载的分布形式都会影响到结构的稳定承载能力。文章主要研究单层网壳结构的稳定承载力受结构构件的荷载不对称分布工况时的影响,从而为该结构的设计提供有益的参考。     

杆件随机初弯曲对半刚性连接单层网壳稳定承载能力影响研究北大核心CSCD

单层网壳结构是一种缺陷敏感型结构,其稳定承载能力受节点刚度和杆件初弯曲的影响较大.为更有效地研究节点半刚性和杆件随机初弯曲对网壳稳定承载能力的影响,引入双单元法实现了对网壳节点半刚度特性的模拟,运用了一种同时考虑节点刚度和杆件初弯曲的数值方法,分析了节点刚度、杆件初弯曲大小和方向的随机性对网壳屈曲承载能力的影响.深入研究了屈曲荷载系数的概率分布,得到其概率分布规律,拟合了关于网壳屈曲荷载系数的对数均值和对数标准差随节点刚度系数变化的折减系数公式.据此可高效简便地推导出网壳屈曲荷载系数的置信区间,从而得到网壳的极限屈曲荷载,为单层网壳结构的稳定承载能力分析提供了一种准确实用的分析方法.     

余姚田螺山遗址网壳结构的设计与稳定性分析

以余姚田螺山遗址大跨网壳结构为工程背景,对该工程拱支双层球面网壳结构的设计过程和关键问题进行了探讨,并采用非线性有限元理论对结构进行了稳定性分析.计算结果表明,结构体现出很好的抵抗风荷载的稳定承载能力,适合于结构所处沿海多台风的环境.升温时结构出现很大的薄膜压应力,使结构的稳定承载能力降低.     

某展示中心屋盖钢结构参数化建模分析

某网络安全展示中心的屋盖钢结构采用单层自由曲面网格结构,该网壳结构每个位置的构件截面都是不同的,屋盖结构的这种特性为结构建模计算造成了较大的困难,如果采用箱型截面来模拟构件,将造成较大的模型误差,如果采用人工方式赋予杆件的平均截面属性,工作量较大,为了建立精准的计算模型对该网壳结构进行满足力学要求的设计验算,需采用数学方法编制计算程序来生成每一种不规则截面,共计2400多种截面。在精准计算模型的基础上对该结构进行了包括设计验算、稳定验算和节点有限元分析等一系列验算工作,取得了较好的效果。     

某开口单层网壳结构设计及稳定性分析

基于某开口单层网壳的设计实例,通过对选用的两种方案的分析比较,总结了该类单层网壳的受力特性和设计要点;重点对该工程的稳定性进行了详细的分析,讨论了初始缺陷施加模态对整体稳定性的影响、结构的缺陷敏感性、结构的几何非线性和同时考虑几何、材料双非线性的结构稳定承载能力,并对结构关键节点失效和关键杆件失效对结构稳定性能的影响进行了分析。分析结果表明,该结构采用方案1进行结构设计时,结构杆件应力比、节点最大位移都满足设计要求,结构具有良好的整体稳定性能。     

高温下K8型网壳结构变形形态及位移计算方法北大核心CSCD

为了解和掌握网壳结构在升温过程中的力学响应特点,以K8型单层网壳结构为研究对象,对考虑热应变的非线性有限元理论进行了推导.使用有限元软件ANSYS建立结构的数值模型,通过材料和几何双重非线性分析,探索不同矢跨比结构极限承载力随温度的变化规律,发现高温下结构有明显的起拱现象,在一定温度范围内温度作用对结构承载能力是有益的.在此基础上,根据不同荷载比设计了180个数值算例,从两个维度分析结构矢跨比、最大位移值与温度的关系,通过拟合方法得到高温下网壳结构最大位移的计算式.研究成果可为高温下单层网壳结构的力学特征分析提供理论依据和技术参考.     

单层穹顶网壳的荷载-位移全过程及缺陷分析

本文以一个50m跨度的单层穹顶网壳为例进行了荷载-位移全过程分析。研究了该结构作为理想壳的非线性稳定性能,以及加荷过程中若干次屈曲后的结构位移形态。单层穹顶网壳对初始缺陷极为敏感,而实际结构不可避免存在初始安装偏差,但国内针对有缺陷网壳的稳定问题研究很少。本文在这方面做了探索,提出两种缺陷分析方法,并论证了这些方法用于实际工程的可行性。     

某胶合木网壳结构及其植筋连接节点设计

本文介绍一栋大跨度胶合木餐饮建筑的设计,屋面采用单层网壳结构,胶合木构件之间采用植筋连接节点。在有限元软件中建立整体结构计算模型,进行结构受力分析和构件截面验算,结果表明结构整体的强度和刚度均满足设计要求。综合考虑结构体系抗侧刚度需求和建筑外观要求,设计了一种可以将钢连接件完全隐藏在木构件中的植筋连接节点形式,参照国内外相关规范对该节点的植筋连接和中心钢连接件进行了设计验算,结果表明该节点具有较高的承载能力和足够的抗弯刚度。     

某体育馆预应力网壳结构非线性分析

大型空间网壳结构设置预应力拉索的目的是减小支座处的水平推力,改善网壳的受力状态,提高网壳结构体系的整体刚度,以提高网壳的承载能力和稳定性。预应力设计是这类结构的关键技术之一。以ANSYS有限元软件为分析平台,详细介绍某体育馆工程有限元分析中探索出的强制性几何非线性分析方法和预应力的调整方法,并提出预应力的调整原则。该方法可为网壳结构预应力设计提供参考。     

某体育馆预应力网壳结构非线性分析

大型空间网壳结构设置预应力拉索的目的是减小支座处的水平推力,改善网壳的受力状态,提高网壳结构体系的整体刚度,以提高网壳的承载能力和稳定性.预应力设计是这类结构的关键技术之一.以ANSYS有限元软件为分析平台,详细介绍某体育馆工程有限元分析中探索出的强制性几何非线性分析方法和预应力的调整方法,并提出预应力的调整原则.该方法可为网壳结构预应力设计提供参考.     

某球形会议厅结构设计与分析

介绍了某行政服务中心球形会议厅钢结构单层网壳的结构体系、设计过程,并对典型节点进行了分析研究。介绍了网壳结构稳定分析的方法,结合本工程进行了线性稳定分析、几何非线性稳定分析,得出了结构的线性特征值,找出了结构的薄弱部位,并得出了结构的极限承载了稳定系数,对类似工程具有一定的参考意义。     

半刚性节点对单层球面网壳的影响

单层球面网壳作为网壳结构的一种常见形式,对研究网壳结构有着重要意义。随着计算机的普遍应用,模拟并研究节点半刚性已经成为可能。典型算例结果表明,NIDA程序可以准确考虑各种缺陷和设计参数对钢结构稳定承载力的影响。文章主要利用NIDA软件,在模拟节点不同刚度的情况下,研究半刚性节点对于单层球面网壳位移,内力的影响,对刚度进行静力分析。最后对单层网壳的稳定性进行部分深入研究,全面探究半刚性节点对单层球面网壳性能的影响。从而揭示一阶效应在网壳研究中的弊端,而应该采用二阶效应的研究方法,为今后单层球面网壳的进一步研究提供参考。     

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。     

局部双层柱面网壳与单层网壳的对比分析

合理的局部双层网壳结构能够较好的解决单层网壳承载力低、整体稳定性较差以及双层网壳由于杆件、节点较多造成结构繁杂的缺点,近年来得到了较多的应用.以正交正放局部双层柱面空腹网壳为例,通过与相同跨度及截面下单层网壳的对比,详细阐述了局部双层网壳在承载力、稳定性及经济指标上的优越性,得出了一些对工程设计具有指导意义的结论.     

杆件初弯曲对网壳结构弹塑性稳定性能影响研究

为研究杆件初弯曲对网壳结构弹塑性稳定性能的影响,采用多段梁法模拟杆件的初弯曲,通过ANSYS软件给出2种建模方法引入网壳结构的杆件初弯曲。根据杆件初弯曲的随机性介绍随机缺陷模态法,以Kiewitt-8型网壳为例解释随机缺陷模态法的模拟过程并考察杆件初弯曲方向角和幅值随机变量对网壳稳定性的影响,由此得到修正的一致缺陷模态法。基于上述方法,分析考虑杆件初弯曲的Kiewitt-6、Kiewitt-8和短程线型单层网壳的稳定性,定量给出杆件初弯曲对不考虑节点偏差结构和考虑节点偏差结构承载力的影响。结果表明：对于不考虑节点偏差结构和考虑节点偏差结构,杆件初弯曲将明显降低结构承载力,并且能够改变结构的塑性发展程度,杆件初弯曲对单层网壳弹塑性稳定性能的影响不可忽略;修正的一致缺陷模态法能够有效评估考虑杆件初弯曲的网壳结构承载力的较小值。     

非对称荷载对大跨度非规则单层网壳结构性能的影响

以某大跨度非规则单层网壳为研究背景,应用ANSYS通用有限元分析软件对网壳结构进行了建模并重点模拟了风荷载、雪荷载、温度效应等多种非对称荷载作用,进行了静力分析、特征值屈曲分析以及非线性稳定分析。得到了网壳结构在15种典型荷载组合下的内力、位移结果,分析了非对称荷载对网壳结构静力性能的影响;考虑了几何非线性、材料非线性、初始缺陷,得到了网壳结构在非对称荷载作用下的稳定系数,分析了非对称荷载对网壳结构稳定性能的影响。强调指出非对称荷载作用在大跨度单层网壳结构设计中的重要性,为大跨度非规则单层网壳设计提供参考。     

Structural optimization and dynamic analysis for double-layer spherical reticulated shell structures

This paper is concerned with the geometrical optimum design and the aseismic analysis of double-layer reticulated shell structures. The characteristic of free vibration of reticulated shell structures, with respect to geometric parameter, is investigated. The variations of the eigenfrequency of shell structures, with respect to the ratio of height-to-span, span, grid division frequency and thickness of shell, are discussed. The Newmark method is used to calculate the stresses and displacements of the reticulated shell structure under earthquake action. The analysis results show that under a specified span, the eigenfrequency of the structure increases with the increase of the height-to-span ratio and then decreases afterwards. Therefore, there exists an optimum height-to-span ratio resulting in an optimum stiffness at the specified span. The optimum value of the ratio is found to be between 1/3 and 1/4 from the simulation study presented in this paper. At a specified height-to-span ratio, the increase of the value of structural span greatly reduces the eigenfrequency of the structure and then decreases the global stiffness of the structure. At the specified span and the specified height-to-span ratio, the eigenfrequency of the structure has a minor increase with the increase of the thickness and the grid division frequency of the reticulated shell structure. The partial double-layer reticulated shell structures have less stability compared with double-layer reticulated shell structures, but more stability in comparison with single-layer reticulated shell structures. The 1/6 partial double-layer reticulated shell structure has a best performance-to-price ratio. In other words, it has a higher buckling load, with smaller material consumption, compared with other partial double-layer reticulated shell structures. It is proposed to adopt the 1/6 partial double-layer reticulated shell structure in engineering if a double layer reticulated shell structure is required.     

一种新型预应力空间结构形式——弦支拱壳结构

在总结拱支网壳结构力学特点的基础上,将张拉整体的概念引入拱支网壳,提出弦支拱壳结构,较好地解决了拱支网壳结构支座反力较大,下部支承结构设计较为困难的问题。结合算例分析弦支拱壳结构的静力性能、稳定性能,得出张拉整体的引入很大程度上能减小拱支网壳结构的支座反力,且较大提高拱支网壳结构的稳定性能;对比分析弦支拱壳和拱支网壳结构的基本动力特性,得到刚度和自振频率等特性。     

西宁站风雨棚结构整体稳定性分析

西宁站无站台柱风雨棚采用"钢管混凝土柱+单层柱面钢网壳"结构,结构最大跨度24.3m。单层网壳结构是一种对初始缺陷比较敏感的结构,其稳定承载能力往往由屈曲后性能决定。而传统的特征值分析法往往会过高估计结构的稳定承载能力,也无法了解结构的后屈曲性能。针对西宁站风雨棚结构采用考虑几何非线性的有限元分析方法,对其整体稳定分析进行介绍。     

内外组合张弦网壳结构基于向量式有限元的断索分析(英文)

对乐清市新体育馆采取的一种新型内外组合张弦网壳结构进行了断索分析.利用自编向量式有限元(VFIFE)程序模拟分析不同位置径向索相继断裂后该结构的内力重分布及节点变位情况,并和ANSYS生死单元法的计算结果进行比较.荷载态静力分析结果检验了向量式有限元程序在进行静力计算的正确性,而断索过程的模拟更展现了该方法在处理结构非线性动力问题的优越性.分析结果表明,内外组合张弦网壳结构在个别径向索发生断裂的情况下尽管稳定性能有所降低,依然能够继续承载,具有较好的抵抗连续破坏的能力.然而在动力效应的影响下,结构响应有一定程度的放大,断索附近的网壳相对容易出现局部失稳.本文工作为该结构的维护检修、拉索更换以及预应力空间结构的抗倒塌设计提供了参考.