节点刚度对凯威特型单层球面网壳稳定性的影响

稳定性是单层球面网壳理论与设计中的突出问题，影响稳定性的因素众多．本主要就节点刚度，引入一种节点模型，采用ANSYS软件，通过常见的凯威特型单层球面网壳，分析这一因素对整体稳定性的影响，得出一些有意义的结论。     

单层网壳板式节点的刚度分析

在网壳 (架 )研究领域中 ,节点的研究一直以来就是一个热点问题 ,但研究主要都集中于各种节点强度的研究 ,而刚度的研究却很少涉及。针对网壳结构中目前使用较广的板式节点 ,采用通用有限元程序ANSYS ,在弹性范围内考察其刚度相对于节点的几个基本参数的变化规律 ,给出刚度相对于参数变化的近似线性表达式。还给出了对于刚度变化趋势原因的一些探讨 ,得出一些有意义的结论     

基于杆件构形刚度参数均匀化的单层网壳稳定性能优化

为实现网壳各节点抵抗荷载能力的均匀分布,提升结构稳定承载力,基于网壳结构受力特点,引入了单层网壳结构的杆件构形刚度参数。以结构杆件构形刚度均匀化为目标,将网壳杆件截面尺寸作为优化变量,采用惯性权重改进后的粒子群算法对网壳的杆件截面进行优化配置。优化结果表明,构形刚度方差能较为准确地反映结构的杆件构形刚度均匀程度。通过粒子群算法优化后求得的杆件配置可以使网壳结构接近于等稳定性,最大程度地提升结构的稳定极限承载力。     

单层球面网壳节点刚性反应的内力分析研究

节点刚度是影响单层球面网壳内力的重要因素之一.本文提出了＂变刚度＂的内力分析方法.基于梁单元有限元法,各杆件单元的刚度通过引入一个介于0～1之间的无量纲因子来考虑,当该系数取不同数值时,模型将分别退化为理想铰接和完全刚性连接的结构,并可方便分析具有任意刚度连接的网壳结构的内力.通过分析节点刚度、结构矢高、荷载对杆件内力的影响,得出了一些有意义的结论.     

半刚性节点单层球面网壳整体稳定性分析

上海国际会议中心单层球面网壳采用的贯通式节点属于半刚性节点,这种节点的弯矩一转角关系可以采用分段等效剐度的方法来考虑。本文采用一致模态法分析了考虑节点刚度和不考虑节点刚度时的网壳在两种荷载工况下的整体稳定性,并研究了节点刚度对网壳整体稳定性的影响。     

基于局部构形刚度的球面网壳失稳点预测及稳定性能优化

失稳破坏是网壳结构的主要破坏形式之一,从杆系结构失稳前的受力特性出发提出了网壳结构局部构形刚度参数的概念并构建了计算公式.通过对两个不同矢跨比K6型单层球面网壳的分析发现,在考虑网壳的初始几何缺陷后,结构的失稳点及失稳区域出现在局部构形刚度最小的节点及区域;加强局部构形刚度最小区域的杆件截面,在用钢量较少的情况下,可以有效提高网壳的稳定极限承载力.     

节点刚度对三向单层球面网壳稳定承载力的影响

为了评估节点刚度对网壳极限承载能力的影响,建立了一种能同时考虑节点刚度(弯曲刚度、轴向刚度、扭转刚度与剪切刚度)和节点大小的力学模型.借鉴节点正则化弯曲刚度指标κb的概念,建议采用正则化轴向刚度κa、正则化扭转刚度κt与正则化剪切刚度κs来衡量节点的轴向、扭转及剪切刚度.经过数值计算,主要得出如下结论:节点弯曲刚度对网...     

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。     

基于构形易损性理论的温室单层球面网壳极限承载力分析

温室单层球面网壳的稳定性在设计中起着控制作用,尤其是非对称(半跨均匀)荷载、初始几何缺陷(节点偏差)、矢跨比和拉索预应力等因素对温室单层球面网壳稳定性的影响还有待深入研究。基于构形易损性理论,提出了判断参数对极限承载力影响的指标,即节点构形度的差异系数。利用ANSYS软件对矢跨比分别为1/3、1/5和1/7的K6、K8型温室单层球面网壳进行了整体刚度矩阵的提取,并通过MATLAB自编程序计算得到节点构形度的差异系数,定性分析了各参数对极限承载力的影响与节点构形度的差异系数的关系。研究表明:判定初始几何缺陷和不对称荷载对温室单层网壳结构极限承载力影响的准则是节点构形度的差异系数越小,结构的极限承载力越大;通过对K6型和K8型温室单层球面网壳的稳定承载力进行计算,验证了提出的判别准则的适用性与合理性。提出的判别准则可推广至其他类型的大跨度温室空间结构中。     

单层球面网壳稳定性分析

采用大型通用有限元软件ANSYS建立了肋环斜杆型单层球面网壳有限元模型,对其在半跨均布荷载条件下进行稳定性分析,分别用一个单元模拟一根杆和两个单元模拟一根杆分析,将两种结果进行比较,包括各种稳定性系数大小变化、稳定性态变化、缺陷的模式、敏感性等,说明不同类型稳定性的特点,得出一杆两单元考虑了构件自身稳定和整体稳定的耦合,求解的临界荷载因子更加准确。     

单层球面网壳的优化设计

提出了针对单层球面网壳结构的一种优化设计方法,它是一种以网壳的总造价为目标函数,取网壳的网格数、矢高、杆件截面面积和节点体积作为优化设计变量,采取直接搜索法与准则法相结合的优化设计方法.基于用Fortran90软件编制的优化设计程序,对单层球面网壳结构进行了大量的计算,用回归分析得出网壳最优网格数、矢高、杆件截面面积和节点体积,同时使杆件面积规格化,以便直接用于实际工程.     

基于遗传-模拟退火算法的单层球面网壳结构破坏模式优化

将遗传算法和模拟退火算法相结合,以遗传算法作为基础,将模拟退火机制融入其中,提出遗传-模拟退火算法(GASA)。通过三个经典函数最小值求解,表明混合算法在优化行为、优化效率及稳定性方面均具有明显优势。以构件截面为优化变量,应用构形易损性理论,以结构集簇过程中自由簇构形度Q标准差最小为优化目标,建立单层球面网壳结构倒塌破坏模式优化模型。以一个原型跨度75m、相似比1∶10的单层球壳振动台试验模型为例,采用GASA算法对此试验模型进行倒塌模式优化分析,通过优化前后自由簇构形度变化规律和加速度时程分析结果的对比,表明提出的优化方法及优化模型能够实现单层球面网壳在地震作用下的倒塌模式从无征兆的动力失稳破坏转化为承载力强度破坏。     

单层球壳模型结构振动台试验研究

通过对单层球壳结构模型的振动台试验,分析了结构在地震作用下的破坏模式。为使模型呈现不同的倒塌模式,设计了3个缩尺比为1/10的试验模型：模型1与模型3以期发生承载力破坏倒塌模式;模型2设置6个薄弱区,以期发生动力失稳。采用多次加载方案,水平向输入地震波,逐级提高峰值加速度,完成振动台试验。采用基线调整法对原始试验数据进行校正;采用有限元软件ANSYS中的大质量法对试验模型进行考虑双非线性的多点输入时程分析,获得结构动力响应;采用自编程序对模型结构进行有限元塑性分析。结果表明：试验模型的倒塌模式与试验预期结果吻合良好,验证了振动台试验的完备性;有限元分析结果与实测结果吻合较好,验证了数值计算方法的正确性。     

相贯节点刚度对某单层网壳结构整体稳定性的影响

将回归得到的X形相贯节点轴向刚度、平面外弯曲刚度及平面内弯曲刚度的计算公式引入管结构分析设计软件STCAD,对某体育馆单层网壳屋盖结构进行了静力和整体稳定性分析。结果表明,X形相贯节点的刚度随着结构内力的增加而降低,节点的非刚性性能对单层网壳的变形及整体稳定性有显著影响。     

K6型单层球面网壳的自振特性分析

选用实际工程中应用较为普遍的K6型单层球面网壳作为重点研究对象，计算了多种工况（不同的矢跨比、荷载、支座条件）对网壳结构自振特性的影响，对K6型网壳结构的自振特性做了较为系统的研究，以得到K6型网壳结构的自振规律。     

某单层球面网壳结构设计

运用3D3S空间结构计算软件对某体育中心屋盖球面网壳结构形式进行设计计算,并对各荷载工况组合下杆件应力比和结构动力特性等进行了分析,分析结果表明该结构刚度和结构振型符合要求,杆件承载力、稳定和结构变形均满足规范要求,结构设计合理。     

六种网格形式的单层球面网壳的风振响应

分析六种网格形式的单层球面网壳的风振响应，在频域内直接求解网壳风振响应（位移、内力、加速度）的统计值，研究不同网格形式及不同矢跨比对单层球面网壳风振响应的影响。     

单层球面网壳结构的最优设计参数研究

针对单层球面网壳结构工程设计,采用满应力设计方法,选择跨度、矢跨比、网格尺寸和约束条件作为独立变量,分别对每一个变量取一系列的数值进行计算,以最低用钢量为优化目标,得出每一个独立变量的最优设计参数,与规范给出的优化设计参数进行了比较,表明得到的最优设计参数更全面、更详细,可为工程设计提出指导。