新型薄壳结构的实用计算方法(六)

三、双曲薄壳的静力分析 (一)一般方程式的建立 1.基本假设 除了扁壳的一般基本假设外,还引入: (1)肋宽皎肋高为小,故不考虑肋传递壳体的势力与扭矩。 (2)肋的间距远小于壳体平面尺寸,故可近似地视带肋壳为正交异性的匀质体。 2.基本方程式 壳体座标、表面荷载分量、位移分量及内力分量的正号方向如图1所示:     

新型薄壳结构的实用计算方法(五)

6.计算实例 壳体静力分析之实用计算公式均已一一列出,若略去纵肋的影响,就可以得带横肋壳体的静力分析法。若再略去横肋的影响,则可以得到常用的普通无肋圆柱形薄壳的静力分析法。为了便于掌握主要计算程序,以下介绍计算实例。 (1)计算数据: 壳休之跨长L=62米,波长B=32米,厚d=0.08米,半径R=28.10米,(?)。=34°42′;     

风力涡轮钢结构塔楼的优化设计

为了使用于安装风力涡轮机的钢结构塔楼设计成本最小化,该塔楼结构形式为一个微锥形的焊接环肋壳体钢结构。用3个柱形壳单元组件来模拟45m高的钢壳,每个单元都有15m高,并且都有恒定的平均直径和厚度。根据欧洲规范1第2～第4章(Eurocode1,Part2～4)计算风荷载。设计中考虑壳体屈曲和环肋的局部屈曲。环肋非常必要,它可以阻止塔楼变成椭圆形。为计算生产成本,要考虑将这些钢壳加工为接近圆柱形状的加工成本和组装焊接部件的成本。成本最小化包括材料和生产成本最小化。最适宜的壳厚度、环肋的个数和直径采用Rosenbrock法直接计算。结果表明,采用环肋的数量越少,成本就越低。这个方法可以被用来预测微锥形塔楼的最小设计成本,满足细长型结构的需要,这种结构以动力荷载导致的弯曲为结构的主要荷载。     

带肋扁壳的拟双层壳分析法

本文把蒂肋扁壳的肋看作为一层同壳，且连续化为下层壳，并与蒂肋壳的壳板即上层壳组成件同工作的拟双层壳计算模型，进而可按弹性小挠度薄壳理论分析计算蒂肋扁壳。文中椎导建立了一般情况下带肋扁壳混台法的基本方程式。这种构造上的拟札层壳一般不存在中面，因而壳体的薄膜内力、弯矩与薄膜应变、弯曲应变是耦合的，存在一个耦合矩阵，它可充分反映肋与壳板偏心矩e的影响。对于两向正盘正放与三向带肋扁壳文中作了详细的讨论，并说明了在一定条件下，基本方程式可简化为一个构造上正史异性甚至各向同性单层扁竞的基本方程式，以方便计算和工程应用。文中附有算倒两则。     

碳素钢短筒形薄壳轴压下屈曲强度的参数化分析

筒形壳体通常有非理想圆截面、非理想圆柱体、凹陷、鼓起等几何形状的缺陷。这些几何缺陷将导致筒形薄壳屈曲强度的降低。本文只考虑短筒形壳体(Lc/Rc≈1,Rc/t=117,175,280)的凹陷缺陷对其强度的影响。通过改变壳体上半高处凹陷的不同倾斜角度和长度,研究此类壳体的静力非线性屈曲问题。研究表明,虽然短或长凹陷都会显著降低筒形壳体的静力屈曲强度,但是当凹陷比较短时,凹陷的面积和凹入的角度对圆柱形薄壳的屈曲强度没有太大的影响;当凹陷比较长时,凹陷的面积和凹入的角度对圆柱形薄壳的屈曲强度有显著影响。在凹陷尺寸和位置都不变的情况下,圆柱形薄壳越厚,其屈曲强度降低越大。     

矩形平底无筋扁壳的几个计算理论问题(二)

四、带柔性边肋矩形平底无筋扁壳边肋计算方法的探讨 带柔性边肋矩形平底无筋扁壳边肋的合理计算,是决定壳体的安全与经济指标的重要关键,也是迫切需要解决的问题。袁文在这方面,虽然已提出了一些探讨意見,但文中一再申明其理论本身尚有矛盾,不能确切的代表实际情况,只建議在指定范围内的小型壳体中作近似估算之用。在袁文刊出以后,我们又进一步对这个问题,做了不少理论上的探索工作。首先根据本文所提供的新的近似曲面方程式,按一般薄壳的计算步骤,参照变曲率双曲扁壳的变分解法,用有弯矩理论公式去求解,分别计算了四边简支,四边柔性     

网状扁壳与带肋扁壳组合结构的拟三层壳分析法

本文对网状扁壳与带肋扁壳共同工作的组合结构(可简称组合网状扁壳),采用连续化的拟三层壳的计算模型,按弹性小挠度薄壳理论进行分析计算,推导建立了混合法的基本方程式。由于这种构造上的拟三层壳在一般情况下不存在中面,因而壳体的薄膜内力、弯矩与薄膜应变,弯曲应变是耦合的,存在一个耦合矩阵,使得基本方程式比单层光面的符氏扁壳方程要复杂得多。对于周边简支的组合网状扁壳可求得基本方程式的解析解。文中对三向、四向组合网状扁壳进行了详细讨论,并指出了在特定条件下,可退化为一个当量的各向同性单层扁壳。对于一般网状扁壳的拟壳分析法及带肋扁壳的拟壳分析法分别属于本文的两种特殊情况。文中附有计算例题。     

新型阶梯式肋环型球面网格结构力学性能分析

阶梯式肋环型球面网格结构是一种新的结构形式,具有较强的建筑表现力,其结构性能介于单、双层网壳之间,具有较好的稳定承载力.通过对不同矢高的阶梯式肋环型球面网格结构的静力参数分析,得到了这种结构的基本性能特点与传力规律.通过动力特性分析,反映了结构基本的刚度分布规律.稳定性分析是壳体结构必须进行的计算,通过线性特征值与非线性极限稳定性分析计算了此类结构的失稳模式与极限承载力,从而较为全面地分析了这种结构的结构性能,得到了一些有意义的结论.     

扁壳温度应力的计算(一)

近年来,薄壳结构在我国建筑工程中有了迅速的发展,其中扁壳屋盖结构获得了许多的实际应用。随着薄壳结构的推广与应用,设计工作者对薄壳结构的设计计算要求考虑更多的因素(例如温度作用,振动影响以及稳定性等)。本文是以弹性理论为基础,对扁壳在温度作用下的基本微分方理的建立,边界条件的确定以及短形底双曲扁壳和圆形底扁球壳的具体解法进行了探讨,提出这两类壳体在温度作用下较精确的级数解法和近似而简捷的边界效应解法,同时对符拉索夫     

替换空心板的变高度后张预应力T梁设计研究

结合某空心板梁桥的单板受力病害,提出采用一种变高度后张预应力T梁替换空心板的处置设计方案。该结构方案的梁端与原空心板梁高度相等,跨中梁高适当增加,这样可以在不改变原桥面标高的前提下更新桥跨结构。为此,在截面构造上加密了T梁的肋间距(比一般横向装配式T梁的肋间距小),优化了预应力筋布置,并在T梁端部设计了"预埋钢板"和"抗剪钢筋骨架"两种抗剪加强构造,可为同类工程的改造设计提供参考。     

替换空心板的变高度后张预应力T梁设计研究

结合某空心板梁桥的单板受力病害,提出采用一种变高度后张预应力T梁替换空心板的处置设计方案。该结构方案的梁端与原空心板梁高度相等,跨中梁高适当增加,这样可以在不改变原桥面标高的前提下更新桥跨结构。为此,在截面构造上加密了T梁的肋间距(比一般横向装配式T梁的肋间距小),优化了预应力筋布置,并在T梁端部设计了"预埋钢板"和"抗剪钢筋骨架"两种抗剪加强构造,可为同类工程的改造设计提供参考。     

装配式直墙拱形衬砌的简化计算

一、拱部为一个构件的装配式衬砌拱部为一个构件的装配式钢筋混凝土衬砌,一般用于5米跨度以下。当接头为铰接时,其静力计算在文献[1]等中均将边墙按弹性地基梁考虑。这样处理,与整体式衬砌一样,除     

GFRP筋—混凝土粘结性能影响参数的灰色关联分析

灰色系统具有“少数据建模”的特点,着重研究概率统计、模糊数学所不能解决的“小样本、贫信息”的不确定问题.基于已有玻璃纤维(GFRP)筋—混凝土粘结性能试验研究的资料,运用灰色系统理论的关联度分析方法研究GFRP筋—混凝土粘结性能影响参数关联计算的技术.考虑的影响参数包括GFRP筋直径、肋高度、肋间距.灰色关联分析结果表明,对GFRP筋—混凝土粘结强度的影响程度从大到小排序依次为GFRP筋肋高度、直径、肋间距;对滑移的影响程度从大到小排序依次为GFRP筋直径、肋高度、肋间距.在关联分析基础上,构建了考虑各影响参数组合权系数的滑移计算模型,并回归出系数向量,公式计算值与试验值吻合良好.     

新型装配式双向密肋空腔叠合楼板试验研究

结合空腔密肋楼板和叠合式楼板特点,开发出一种新型的装配式双向密肋空腔叠合楼板,并对其进行了足尺静力试验和有限元分析。研究结果表明,这种新型的装配式双向密肋空腔叠合楼板荷载与变形基本呈线性变化,且残余变形不大,具有很好的弹性性能。此外,不同载荷等级作用下试验板两个方向的挠度曲线基本吻合,各对称点处变形大小相当、曲线一致,且裂缝开展形式同普通双向板相似,表明该密肋空腔叠合楼板整体工作性能良好,双向受力性能明显,可按双向板计算。试验板的有限元分析与试验结果吻合较好,进一步证实该板的整体工作性能强,可为该楼板的设计与应用提供参考。     

纸制密肋盒用于升板工程的试验

升板工程中,板的类型一般有两种:平板及密肋板。在荷载大、跨度大的结构中,采用密肋板是比较合理的,可提高有效高度,节约钢材及水泥。制作密肋板前,应先做密肋盒。一般升板工程均采用混凝土预制密肋盒,由于密肋盒用量较大,施工中费工费时。混凝土密肋盒虽然占了结构体积。但计算时不考虑与密肋板共同工作。仅增加了密肋板自重(每平方米增加100公斤左右)。相应增加了板中配筋,使密肋板节约钢材水     

正三角形网格式球壳的实用计算

球形网壳是一种受力性能好、覆盖跨度太的空间杆系结构。如图1所示,由正三角形网格组成的球形网壳,独具以下两大特点:①基本杆件单一,便于组装,施工简单;②连续化的数学模型具有各向同性薄壳的特点,便于应用现有壳体结构规范的计算方法,计算简单。网壳采用连续化的计算方法,在国内外均有所论述(见参考文献1～4)。本文主要针对由正三角形网格组成的球形网壳,介绍一种拟壳计算法及其在设计中的应     

考虑裂缝的纲筋混凝土筒壳的计算方法(上)

大家知道,钢筋混凝土结构在正常情况下是带裂缝工作的。但目前一般壳体的计算却是建立在弹性基础上,没有考虑到钢筋混凝土的性质,即裂缝的形成、开展和混凝土的塑性变形,因此就不能很好的反映结构的实际工作情况,并造成材料的浪费。早在1937年,苏联中央工业建筑科学院就进行了1/4的24×12米钢筋混凝土筒壳模型试验[1]。发现在1/4计算荷载时,模型能如弹性体一样工作,测得的弹性变形及位移植能和理论计算值(按B·3·符拉索夫折壳理论计算)相符合,     

基于向量式有限元的三角形薄壳单元研究

基于向量式有限元基本理论,通过三角形常应变CST薄膜单元和三角形离散基尔霍夫DKT薄板单元的线性叠加组合,推导三角形薄壳单元的基本理论计算式。通过逆向运动获得单元节点纯变形位移,进而由变形坐标系求解单元节点内力。通过不同变形坐标系与整体坐标系之间的反复转换,解决膜元部分和板元部分的质点位移和内力、单元应变和应力在时间步末的叠加和下一时间步初的分离这一关键问题,同时对单元节点内力计算提出先沿厚度采用Neuton-Cotes积分,再采用Hammer积分方案进行平面内积分。在此基础上编制薄壳单元的计算分析程序,算例分析表明,所编制的向量式有限元薄壳单元程序可以较好地完成薄壳结构的静力、动力分析和考虑大变形大转动的屈曲分析,验证理论推导和所编制程序的有效性和正确性。     

装配式型钢斜交密肋复合墙抗震性能试验研究

与传统的密肋复合墙相比,装配式型钢斜交密肋复合墙是用型钢代替钢筋作为墙体肋格内的骨架,并采用斜交肋格形式形成的一种改进型密肋复合墙。为了验证该类墙体的抗震性能,进行了4个1/2比例密肋复合墙体试件的拟静力试验,基于试验分别对不同肋格骨架材料和不同肋格形式的密肋复合墙在低周往复荷载下的破坏模式、滞回特性、受剪承载力、变形能力、刚度退化和耗能能力等进行对比分析。研究结果表明：各试件破坏基本遵照“砌块-肋格-边框柱”三道抗震防线的路径,破坏形态为整体剪切破坏;采用型钢骨架和斜交肋格均能大幅提高密肋复合墙的受剪承载力和抗侧刚度,同时也能够使墙体具有良好的耗能能力;型钢斜交密肋复合墙和传统密肋复合墙的变形能力基本一致。研究为装配式密肋复合板结构的进一步优化设计与推广应用提供了试验及理论基础。     

负高斯曲率双曲型斗壳的内力分析

负高斯曲率双曲型壳体是近年发展应用的新型薄壳,多用于颗粒料仓作斗嘴.其特点是:由于壳体的截面收缩率是常数,在没有外力振料的情况下,摩擦力小,下料快。根据这一特点,本文对其外型的确定作了必要的阐述。由于此壳体在竖直对称均布荷载作用下,其内力状况与一般回转壳不尽相同,所以对该壳体无矩和有矩的理论进行探讨,较系统地分析了其内力状况,从而得出负高斯曲率双曲型壳体无矩和有矩理论的计算公式.并以南昌水泥厂原煤均化库配煤仓双曲型壳体为例,分别按《建筑结构设计手册》(贮仓结构)中的分段计算法以及电算和本文计算法算出的内力列图表比较,从而说明本文计算法的正确性和优点,