基于有限等参单元的等效平面桁架模型

针对有限元分析的复杂性,从弹性力学平面应力单元出发,结合无限小单元法和有限单元法,提出了等效平面桁架模型.基于平面应力单元和等效桁架单元在同样节点荷载下的位移等效,分析了等效后桁架杆件的初始刚度、截面面积及等效弹性模量等特征值;建立了等效平面桁架模型的单元刚度矩阵、应变矩阵和单元的轴力矩阵;给出了等效平面桁架模型的分离式模型,分析了非规'则带钢筋的四边形等参单元,建立了等参单元等效平面桁架模型的单元刚度矩阵.以某混凝土简支粱和混凝土重力坝作为研究对象,将等效桁架模型与有限元分析软件ANSYS 9.0的计算结果做比较.结果表明,等效桁架模型对平面问题的处理可以满足工程精度的要求,同时使计算模型简单化,体现了等效平面桁架模型的科学性.     

平面钢管桁架的面外稳定分析模型研究

受压主管无面外支撑的平面钢管桁架的承载能力主要由其平面外的稳定性控制,而其面外稳定性又主要取决于桁架相贯节点的面外转动刚度。推导K型对称圆钢管相贯节点的面外转动刚度计算公式,进行数值验证,在此基础上建立平面钢管桁架面外稳定分析的杆系有限元模型。进行平面钢管桁架面外稳定性的足尺试验研究,与杆系有限元模型的计算结果进行对比分析。数值分析和试验研究表明:提出的平面钢管桁架的面外稳定分析模型具有较高的计算精度,可以应用于实际工程的分析和设计。     

平面桁架拱平面外弹性稳定及设计方法研究

平面桁架拱是桁架拱的一种特殊形式,其平面内具有桁架结构的特点,而平面外则与实腹式拱相近。在实腹式拱稳定研究的基础上,对平面桁架拱的平面外稳定性能进行了研究。首先得到了平面桁架拱的弹性屈曲公式,其次采用有限元算例研究了压弯平面桁架拱的受力机理,并提出的压弯桁架拱弹性设计方法。研究成果将作为平面桁架拱的平面外稳定设计的理论基础。     

平面预应力钢桁架优化设计和最优高度研究

以钢桁架结构的造价为目标函数,采用罚函数的方法,对给定的平行弦平面钢桁架及平行弦平面预应力钢桁架计算模型进行优化设计,通过对大量计算结果的研究,得出了几种跨度下的平行弦平面钢桁架及平行弦平面预应力钢桁架的最优高度。对于相对较小的荷载,可以找到平行弦平面钢桁架及平行弦平面预应力钢桁架的经济高跨比范围。     

等效桁架等参单元模型

结合无限小单元法和有限单元法的优点,提出了平面等效桁架模型。分析了等效后桁架杆件的初始刚度、截面面积以及等效弹性模量等特征值。建立了等效桁架模型的单刚矩阵、应变矩阵和单元的轴力阵。在钢筋混凝土结构的应用中,给出了平面等效桁架模型的分离式模型,分析了非规则带钢筋的四边形等参单元,建立了等参单元平面等效桁架模型的单元刚度矩阵。     

钢筋混凝土平面等效桁架模型

针对钢筋混凝土结构有限元分析模型复杂性和难以确定的断裂损伤关系,提出了一种简便的钢筋混凝土有限元模型——平面等效桁架模型。通过RC结构平面应力单元和平面等效桁架单元在同样的节点荷载作用下的位移等效,分析了桁架单元中各桁架杆件的初始等效轴向刚度、等效截面积和等效弹性模量。借鉴有限元求解模式,建立RC平面桁架单元的单元刚度矩阵、应变矩阵和轴力矩阵,进而得出RC平面等效桁架整体式模型和相应的破坏准则。最后,用可视化的VISUAL BASIC语言编制程序计算了Scordelies和Bresler试验梁,理论分析和计算结果表明,对平面应力(应变)问题。用此单元达到简化计算模型,通过一维桁架杆件的开裂或压碎方便模拟构件裂缝的发生和延伸和结构刚度的退化,并有较好的计算精度。     

上海世博中心大跨度钢桁架整体提升稳定性分析

以上海世博会世博中心整体提升的片架式钢桁架为例建立数值模型,分析钢桁架在提升阶段的受力情况.通过分析,提出在桁架上弦杆顶部增设装拆式水平桁架,以增加受压杆件在平面外的惯性矩的方法.对不同跨度比的桁架进行分析,提出跨度比应大于0.75,此时桁架平面外变形绝对值很小,且侧向变形趋于平缓.研究成果表明:采取适宜跨度比的装拆式临时水平桁架,对截面高而窄的片架式钢桁架,在整体提升开始阶段能够保证结构的稳定性,防止发生平面外挠曲.     

大跨预应力钢桁架优化设计和最优造价曲线研究

以钢桁架结构的造价为目标函数 ,采用罚函数的方法 ,对几种高度的 42m跨平行弦平面桁架、平行弦预应力平面桁架、倒三角形立体桁架、倒三角形预应力立体桁架进行优化设计。通过对计算模型的大量优化结果研究 ,提出了最优造价曲线的概念 ,描绘出几种高度的 42m跨平行弦预应力平面桁架和倒三角形预应力立体桁架在不同预拉力值下的最优造价曲线、几种高度的 42m跨平行弦平面桁架及倒三角形立体桁架的最优造价曲线 ,并对这些曲线的特性作了分析。最后通过示例说明这些曲线可以帮助建筑或工艺专业进行建筑结构选型 ,也可作为建筑经济专业报价和审计之用     

张弦桁架施工阶段平面外稳定性研究

通过吊装阶段的动力分析,对张弦桁架结构平面外稳定性进行了研究,分析了张弦桁架动态吊装过程对结构平面外稳定的影响,指出在正常设计条件下,吊装过程中结构的平面外稳定性是较易满足的。     

铰接式斜撑平面桁架拱的平面外弹性屈曲性能

对设置连续和不连续斜撑的平面桁架拱的平面外弹性屈曲性能进行研究。首先,研究连续斜撑平面桁架拱,得到一个理论上的平面外弹性屈曲荷载的封闭解。通过有限元法分别研究不连续支撑平面桁架拱的两个重要参数——斜撑阈值刚度和相邻支撑间一段拱的平面外弹性屈曲荷载。此外,有限元结果显示,如果平面桁架拱由在腹杆与弦杆间使用相贯节点制作而成且受上弦杆约束,那么受刚度不足的影响,下弦杆的外平面屈曲可以完全避免平面桁架拱产生外平面屈曲,之后桁架拱会完全受上弦杆所约束。     

大庆站房跨层重载桁架稳定承载力研究

大庆西站平面桁架结构跨越两层楼面,结构高度大,承载大,杆件与杆件之间采用刚性连接交织成网状,缺乏有效面外支撑,结构受力非常复杂,存在失稳破坏的风险。为研究大庆西站跨层重载平面桁架的整体稳定性,基于子结构分析法和大位移控制算法对跨层平面桁架结构的非线性稳定承载力进行分析,明确该平面桁架结构的失稳模式和稳定承载力,对结构的整体安全性进行评价。研究表明:跨层桁架的失稳模式表现为半波形面外鼓曲,桁架失稳后表现出"屈曲后不稳定"特性;非线性稳定分析得到的整体稳定系数均大于2,满足规范稳定承载力的要求。     

桁架在动力热网中的运用

桁架结构在工业动力管网、采暖热网、生活管网中的使用.桁架一般由若干个平面桁架所组成,平面桁架一般按理想的铰接桁架进行计算.     

平面钢管桁架拱平面外稳定试验研究与有限元分析

对2个跨度为10 m的圆弧形平面圆钢管桁架拱模型进行全跨均布荷载作用下的静力试验研究,分析了平面钢管桁架拱的平面外稳定承载力。引入平面外转动弹簧单元、水平位移弹簧单元,建立弹簧-杆系有限元模型,对试验模型进行非线性有限元分析。试验和有限元分析结果表明：下弦杆无平面外支撑的平面钢管桁架拱,在极限状态时,受压上、下弦杆发生侧向弯曲失稳,并引起整体平面外弯曲失稳破坏;圆钢管相贯节点的平面外转动刚度对试验模型的平面外稳定承载力影响显著。弹簧-杆系有限元分析结果与试验结果较为吻合,可为同类型结构的平面外稳定分析、设计提供参考。     

某汽车7S展厅附属屋盖结构设计分析

安阳市进口汽车平行销售7S项目的大跨屋盖采用主次桁架正交的钢结构体系,主桁架采用空间三角形桁架,沿短向布置,主桁架平面外采用平面次桁架以保证主桁架的稳定性。屋盖支承于箱形截面钢柱,采用MIDAS/Gen对结构进行整体分析。考虑局部复杂节点受力较大,采用MIDAS/FEA有限元软件对复杂节点进行专项分析,并基于分析结果,对薄弱部位采取加强措施。通过合理的结构设计,保障了屋盖安全。     

钢管桁架抗火试验及有限元分析

进行了2个足尺钢管桁架的抗火试验,建立了桁架的有限元模型,经比较,有限元与试验结果吻合良好。火灾试验和有限元分析结果表明:火灾作用下平面圆钢管桁架的破坏主要是由于腹杆管壁局部屈服引起的;并且随着荷载比的增加,平面圆钢管桁架的耐火极限温度逐渐降低。     

交错桁架结构体系研究

概述了交错桁架的产生,介绍了交错桁架的结构组成,分析了交错桁架的结构特点.以某学生公寓为例,根据交错桁架的特点,提出了平面有限元计算模型,将其在荷载下的结构响应与空间模型计算结果进行比较.结果表明,二者计算结果相近,说明可以通过对平面模型的计算分析代替对三维模型的计算分析,从而为交错桁架提供了简化的设计方法,有助于其在工程中的推广应用.     

基于MPA法的交错桁架抗震性能影响因素分析

交错桁架在多遇地震下表现出非常良好的抗震性能。本文基于MPA方法,对交错桁架在罕遇地震下的抗震性能进行初步探讨。通过建立有限元平面模型,分析不同结构高度结构高宽比、桁架形式、桁架跨高比、空腹节间距、底层桁架布置以及底层支撑形式对交错桁架在罕遇地震下抗震性能的影响。对比发现:随着结构高宽比和空腹节间距的减小,以及结构高度减小和平面桁架的落地,交错桁架在罕遇地震下的抗震性能均有不同程度的提高。     

国家体育场(鸟巢)工程钢结构空间巨型桁架安装工艺

国家体育场钢结构安装工程,主桁架根据安装实际情况被分成空间立体桁架和平面桁架两种吊装单元。空间立体桁架的多对口对接、平面桁架的翻身过程稳定性是该分项工程的重点和难点。     

管桁架的平面外稳定问题的研究

对立体桁架进行了特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,研究其屈曲过程。然后研究了平直立体桁架和拱形立体桁架中,各自几何参数对平面外稳定的影响。最后,得出一些对于管桁架侧向稳定研究有参考价值的结论。     

山东省文化艺术中心群众艺术馆承重式抗风互支空间桁架体系结构设计

山东省文化艺术中心群众艺术馆西南角的空间钢桁架体系是由水平平面桁架与竖向平面桁架组成,该空间桁架可作为大跨度屋面梁的有效支撑,其传递竖向荷载,保证了大跨度屋面的正常使用;又可作为抗风柱,该转角水平桁架受水平风荷载时,两方向的水平桁架可以互相作为支撑将水平荷载传递给主体结构抗侧力构件,同时又保证了竖向桁架的稳定性。通过对群众艺术馆整体结构进行受力计算,分析了该空间桁架体系的受力性能。分析表明,相互支承的水平及竖向平面桁架具有良好的空间受力性能,同时具有良好的稳定性;该空间桁架在各荷载作用下,构件均处于弹性阶段,满足设计要求。