点支承两向叉简单层网壳结构非线性动力稳定分析

稳定性能是单层网壳结构设计的主要控制因素，动力稳定是单层网壳稳定性能的重要组成部分．本文利用非线性有限元理论对点支承两向叉简单层网壳在地震荷载作用下的动力稳定性进行了分析．在数值分析过程中，利用比例法调整地震作用的峰值加速度，采用B—R准则判定结构的动力稳定临界荷载．通过分析对点支承两向叉筒单层网壳的动力稳定特性有了较全面的了解．     

索撑网壳——一种新型空间结构形式

索撑网壳是一种新型的空间结构形式,主要应用于大跨度玻璃采光顶结构中.本文对一40m跨度的椭圆抛物面索撑网壳结构进行了稳定全过程分析,考察了荷载的不同分布形式、不同索预张力以及不同截面等因素对索撑网壳结构稳定承载力的影响.通过对计算结果的对比分析,初步了解了索撑网壳结构的基本力学性能,为进一步将索撑网壳结构推向工程实践奠定了基础.     

单层球面网壳的弹塑性稳定性

为了解和掌握单层球面网壳在静力荷载作用下的弹塑性稳定性能,采用有限元软件ANSYS及自编的前后处理程序对典型单层球面网壳结构稳定性能进行对比分析,初步了解了球面网壳弹性与弹塑性稳定性能的主要差异。在此基础上进行了1000余例K8型单层球面网壳弹性、弹塑性全过程分析,同时考虑竖向均布荷载的不对称分布、初始几何缺陷等因素对球面网壳稳定性能的影响,掌握了以上因素变化对球面网壳弹塑性稳定性能的影响规律,并将其定量化。最后,通过对弹性、弹塑性稳定极限承载力的统计分析,提出适用于K8、K6型球面网壳的塑性折减系数,用以表示材料非线性对极限承载力的影响。这些成果的获得为进一步开展网壳结构的弹塑性稳定性能研究以及工程实践提供了理论依据和技术参考。     

铝合金球面网壳结构弹塑性稳定性研究

对铝合金球面网壳结构弹塑性稳定性能进行有限元研究,分析了网壳的失稳模态、变形、应力分布和极限承载力。通过参数分析,了解跨厚比、矢跨比、杆件长度、材料非线性、荷载分布模式、支承条件和初始缺陷对铝合金球面网壳整体稳定承载力的影响。最后,提出了铝合金球面网壳稳定承载力的安全系数设计方法。结果表明:对于铝合金球面网壳,JGJ 7—2010《空间网格结构技术规程》给出的安全系数K=4.2偏大。     

单层柱面网壳失稳区域预测及稳定承载力优化

网壳结构的极限承载力往往由其稳定性能所决定.从杆系结构在失稳前的受力状态分析出发，构建了以杆件的拉压刚度和杆件与节点切平面夹角乘积之和的网壳杆件构形刚度参数.通过对两个不同矢跨比柱面网壳的分析表明，考虑初始几何缺陷后，柱面网壳结构的失稳点发生在杆件构形刚度参数最小的区域；加强杆件构形刚度参数最小区域的杆件截面可以快速提高网壳的稳定承载力，且用钢量较为经济.所构建的柱面网壳杆件构形刚度参数以及衡量稳定加强效果的指标可以较好地预测失稳区域以及指导柱面网壳结构稳定承载力的优化设计.     

点支承两向叉筒单层网壳结构非线性动力稳定分析

稳定性能是单层网壳结构设计的主要控制因素,动力稳定是单层网壳稳定性能的重要组成部分.本文利用非线性有限元理论对点支承两向叉筒单层网壳在地震荷载作用下的动力稳定性进行了分析.在数值分析过程中,利用比例法调整地震作用的峰值加速度,采用B-R准则判定结构的动力稳定临界荷载.通过分析对点支承两向叉筒单层网壳的动力稳定特性有了较全面的了解.     

施威德勒穹顶弹塑性稳定性能研究

通过有计划地对400余例实际尺寸的施威德勒型单层球面网壳进行双重非线性全过程分析,求得网壳的极限承载力,系统地考察了初始缺陷和荷载不对称以及考虑材料非线性等因素对网壳稳定性能的影响,较全面了解了施威德勒型单层球面网壳弹塑性稳定的规律性,为此类网壳结构的工程实践提供了理论依据和设计参考。并得出以下几点结论:(1)为保证网壳的安全性,网壳的极限承载力应由双重非线性全过程分析确定。(2)施威德勒穹顶属于缺陷敏感性结构。(3)竖向荷载不对称分布对网壳极限承载力影响较小。(4)工程设计中应适当考虑支承条件变化对网壳极限承载力的影响。     

网壳结构稳定性

本文总结和综述了稳定理论在空间网壳结构中的应用发展过程，介绍了网壳结构稳定问题的研究现状、研究方法和目前已取得的成果，并利用有限元分析软件ANSYS对一个简单网壳进行了稳定分析和比较。     

网壳结构考虑杆件失稳过程的整体稳定分析

通过引入杆件初始缺陷的方法对杆件失稳过程及其对网壳结构整体稳定性能的影响进行分析。首先研究杆件的单元划分数量和缺陷幅值对杆件稳定承载力的影响,提出合理的缺陷幅值。进而计算分析了世博轴阳光谷网壳结构杆件失稳过程中的内力变化及对结构整体稳定性能的影响。结果表明,结构非对称、杆件截面有强弱轴的网壳结构易引起杆件失稳,网壳结构整体稳定分析中可通过对杆件施加初始缺陷有效地考虑杆件失稳对整体稳定性能的影响;对整体失稳之前存在杆件失稳的网壳结构,有必要引入杆件初始缺陷考虑杆件连续失稳的影响。最后提出了网壳结构稳定分析的合理计算流程。     

结构阻尼对网壳结构动力稳定性能的影响

通过两个具有初始缺陷的穹顶网壳算例，采用瑞利阻尼，分析了单层网壳结构在简谐荷载、阶跃荷载和三角形脉冲荷载作用下，结构阻尼对其动力稳定性能的影响。     

网壳结构的整体稳定性分析方法

介绍了壳体结构的四类整体稳定性分析方法,并分别阐述了各类网壳结构整体稳定性分析方法的原理、研究现状及其优缺点,为工程结构分析提供指导,以期提高壳体结构稳定性分析水平。     

Liquid-containment shells of revolution: A review of recent studies on strength,stability and dynamics

In civil engineering, shell structures are widely used as liquid-containment vessels. Understanding how the shell responds to relevant loading conditions is important for the design of safe and economical liquid-containment shell structures. This paper reviews recent research on the strength, stability and vibration behaviour of liquid-containment shell structures, and traces the developments pertaining to the design of these facilities to withstand various loading and environmental effects such as liquid pressure, wind pressure, ground movement and thermal effects. Results of recent feasibility studies of non-conventional shell forms for liquid containment are also reported, and areas of focus for future research are suggested.     

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。     

单层球面网壳的静力稳定性分析

利用有限元程序ANSYS对某单层球面网壳进行了静力稳定性分析,得出了其在集中力、半跨均布荷载和全跨均布荷载下屈曲的全过程曲线,并进行了分析,分析结果表明:网壳在集中力作用下屈曲的变形最小;不对称荷载作用对网壳稳定承载力影响较大。     

中国航海博物馆帆体钢结构吊装技术

中国航海博物馆帆体钢结构为异形双层网壳,长70m,高58m,双帆相对呈合抱状.针对该钢网壳结构高耸直立的特点,以及建造于已施工完毕的标高12m混凝土平台上等复杂施工环境,布置了临时钢构架,结合柔性拉索,以提供钢结构的侧向稳定,并采用"工厂下料切割、现场整体拼装、构件分段短驳、起重机(结合液压提升)吊装就位,支承系统分步卸载拆除"的施工技术路线,取得了良好的效果.     

薄壳非线性稳定理论的最新发展

本文回顾了近代非线性薄壳稳定理论的发展历史,认为薄壳稳定理论的研究大体经历了三个阶段:第一阶段为针对完善结构的线性弹性理论;第二阶段为考虑结构几何缺陷的非线性弹性理论;第三阶段为考虑实际材料性能的非线性弹塑性理论。目前正在进入第四阶段,即开始考虑结构物理缺陷的影响。最新的三个主要研究方向是:1)非线性薄壳有限元分析方法;2)材料局部损伤过程对薄壳稳定性的影响;3)带裂纹薄壳的稳定性分析。文中分别就这三个方向的研究现状进行了调查分析,并对今后的研究趋势进行了展望。     

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.     

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。