一种单层铰接折面网壳结构的试验研究

形如深圳大运会体育馆的单层折面网壳结构其基本构形的铰接体系为空间静定桁架结构,为改善该类单层折面网壳的受力性能、提高结构刚度,可在基本体系的基础上增设若干道环杆.对铰接单层折面网壳结构基本体系及环杆加强体系进行进行了全跨、半跨荷载下的静载试验及动力特性试验,并将试验实测数据与理论分析结果进行了比较分析.结果表明,实测数据与理论分析之间差异较小,模型设计和试验方法合理,理论分析方法正确.     

宝石群单层折面网壳构形研究和简化杆系计算模型

深圳大运会体育馆、体育场的主体结构是由三角形网格组成,其外形如宝石群,为单层折面空间网壳结构.通过构形研究和机动分析,论证了宝石群单层折面网壳是一种满足几何不变性基本要求的静定空间桁架结构.通过研究圆形平面的宝石群单层折面网壳,提出了简化杆系计算模型及其计算方法,可精确求得网壳结构的内力和位移.在基本结构体系基础上,增...     

环向折线形单层球面网壳结构的试验研究

环向折线形单层球面网壳的基本结构体系兼有单、双层球面网壳结构的受力特性,且节点为铰接,是一种新型的静定空间桁架结构.为改善结构受力、满足构造要求,可在基本结构体系基础上增设内圈环杆.本文对内圈环杆加强的环向折线形单层球面网壳结构进行了全跨、半跨荷载下的静力加载试验,并将试验数据与理论分析结果进行对比.分析结果表明:该结构具有良好的受力性能,试验数据与有限元分析结果之间的差异较小,理论分析正确.     

一种矩形平面弦支柱面网壳的形体及受力特性研究

弦支穹顶是一种典型的由索、杆、梁单元组成的空间结构,可充分发挥预应力技术的优势来提高单层网壳的刚度和承载能力.近年来已有较多的研究和工程应用,如用于体育建筑、会展建筑等,但其建筑平面多为与穹顶球面(椭球面)网壳相应的圆形平面(椭圆形平面),比较单一,影响了推广应用范围.本文提出一种由上部单层柱面网壳和下部弦支体系组合而成矩形平面的弦支柱面网壳,对其结构型体进行了研究.根据单层柱面网壳网格类型和弦支形式提出了n环弦支单向斜杆正交正放网格型柱面网壳、n环弦支两向正交正放网格型柱面网壳、n环弦支联方网格型柱面网壳、n环弦支三向网格型柱面网壳等四种弦支柱面网壳.以单跨单波三环弦支单向斜杆正交正放网格型为例对弦支柱面网壳的受力特性进行了深入研究,探讨了预应力水平、杆件截面、矢跨比等参数变化对弦支柱面网壳内力和变位的影响,并对其特征值屈曲、非线性屈曲和基本模态进行了分析.分析研究结果表明,矩形平面的弦支柱面网壳是一种技术经济指标优越、有推广应用前景的新型空间结构.     

单层柱面网壳结构地震模拟振动台试验研究

本文通过对一单层柱面网壳缩尺模型进行小幅值正弦波扫频和不同强度的地震模拟振动台试验,系统研究了单层网壳结构自振特性、弹性及弹塑性抗震性能,观察其塑性发展过程和破坏特征,并采用ANSYS软件对试验结果进行了进一步的分析和验证。研究表明,网壳结构频谱密集,地震响应复杂,水平与竖向位移响应同一量级;强震作用下仍具有良好的抗震性能和较大的安全储备;破坏前经历较充分的塑性发展过程,破坏的真正原因是结构塑性发展和位形变化的交互作用;同时,试验数据与ANSYS的理论计算结果吻和较好,说明采用数值模拟方法对网壳这类复杂结构进行破坏机理的研究具有重要意义。     

折线形单层柱面网壳的稳定分析

折线形单层柱面网壳结构是一种新型的空间结构形式。本文采用几何非线性有限元法,系统地分析了四边支承的折线形单层柱面网壳结构的稳定性,并与光面单层柱面网壳的稳定性作了比较,得到了不同参数对网壳结构极限荷载的影响。文中的一些结论对实际工程有一定的参考价值     

单层网壳在超大跨结构中的应用

运用ANSYS有限元软件对某纵跨为173m的超大跨单层网壳结构进行静力分析和稳定性分析,网壳最大位移为短跨的1/750,网壳稳定系数为7.2,两者均小于规范规定限制。说明采用箱形截面,合理布置杆件的单层网壳运用于超大跨结构是可行的。     

一种预应力单层折面网壳结构的简捷计算方法及试验研究

宝石群单层折面网壳外形犹如宝石晶体,是一种近年来兴起的由一系列三角形折面网格单元组成的单层网壳结构。经研究发现,在该单层折面网壳结构基本体系内设置若干圈环索,可优化其受力性能、提升结构刚度进而达到优化结构设计的目的。通过研究该结构构形特点,提出了基于简化杆系计算模型的预应力体系计算方法,可以方便地确定不同预应力分布下网壳结构的内力及位移,同时可进行预应力优化设计,并通过模型试验验证了该方法的可靠性。     

铝合金单层网壳螺栓连接节点试验研究

铝合金单层网壳自重轻、耐腐蚀、易安装,在大跨空间结构体系中的应用越来越广泛。结构铝合金焊接性能较差,常用的节点连接形式为螺栓连接。为研究一种铝合金单层网壳螺栓连接节点的受力性能,进行了足尺节点的加载试验,研究了典型受力情况下节点的破坏模式、转动刚度和抗弯承载性能。试验结果表明,该节点在满足一定条件时可按刚接节点进行设计,节点的破坏模式为节点域内杆件下翼缘螺栓孔处削弱截面破坏。并建议在设计时应注意控制远离节点中心的最外排螺栓个数以保证下翼缘净截面面积。     

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。     

单层网壳静力稳定性研究

以K6型单层球面网壳为研究对象,基于非线性有限元理论,研究考虑结构初始几何缺陷、材料非线性以及几何非线性对该网壳结构静力整体稳定性的影响,论述了两类稳定性问题,线性屈曲分析计算得到临界荷载以及屈曲模态,非线性屈曲分析方法为弧长法,分析得到网壳结构的荷载-位移全过程曲线,具有工程实际意义。     

单层叉简网壳的预应力研究

对拉索预应力单层叉筒网壳的非线性分析方法进行了深入的研究,采用有初始应变的拉索单元来引入预应力,可方便地进行预应力结构的非线性分析,拉索单元始终包含在结构模型中,分析准确而高效.本文提出了初始应变分析法与预应力结构的张拉锚固和使用各阶段的对应关系,即将预应力张拉锚固施工作为非线性分析的第一增量步处理,从而实现了连续的非线性分析.应用初始应变分析法,探讨了设置于支座间的预应力拉索和辐射状预应力拉索对单层叉筒网壳结构的作用.     

新型预应力单层柱面网壳的静力特性和参数分析

利用大型有限元软件ANSYS建立了新型预应力单层柱面网壳结构的有限元模型,分析了特定初始参数下新型预应力单层柱面网壳结构在不同竖向荷载工况作用下矢跨比、撑杆高度等结构参数的变化对结构静力特性的影响,较深入地研究了结构大节点位移和大应力的变化规律,以供参考。     

单层球面网壳结构抗震性能研究

本研究了单层网壳结构地震响应的计算理论和计算方法。以K8型单层球面网壳为研究对象,得出了单层网壳在水平地震作用和竖向地震作用下的力学响应特性的一些重要结论。进一步针对地震响应的主要影响参数,如结构几何参数、边界刚度、阻尼比等,对单层球面网壳地震响应规律作了系统的研究,并提出了对单层网壳结构抗震设计有应用价值的结构和建议。     

基于节点竖向移动的预应力单层网壳结构形态创建方法

研究了预应力加载程度、节点高度变化两类不同设计变量对预应力单层网壳结构承载力的影响.建立以索力值、节点竖向坐标为设计变量,以结构储存应变能最小为目标函数,以结构允许变化空间作为约束条件的优化数学模型.在优化方法上,首先以结构储存应变能最小确定索力值,然后计算节点应变能对竖向坐标灵敏度,以调整节点空间位置进一步减小结构应变能,改善结构受力状态,反复迭代,直至结构形态最优.算例表明本文提出的拉索预应力单层网壳结构形态创建方法可行.     

环向折线形单层球面网壳及其结构静力简化计算方法

环向折线形单层球面网壳是单向折线形网架结构在曲面结构构形中的拓展,兼有双层网壳和单层网壳受力特性。通过结构构形研究和机动分析,提出了在轴对称条件下基本结构体系的简化杆系计算模型及其分析方法。为改善结构的受力特性,在基本结构体系的基础上,增设若干道环向杆件,形成环向折线形单层球面网壳的加强结构体系。通过算例分析,对比研究了在不同荷载工况下和厚跨比对结构体系受力性能的影响。研究结果表明：环向折线形单层球面网壳的基本结构体系是一种静定空间桁架结构;揭示了环向折线形单层球面网壳基本结构体系的组成规律、受力特性,给出了加强结构体系的合理加强方案;所提出的简化计算方法,可精确求解网壳的内力和位移。     

济南动物园单层扁网壳结构的选型 计算及施工

济南动物园嘤鸣馆屋盖由2座单层扁网壳组成,是国内跨度最大(直径46m)、矢跨比最小(1∶6.67)的单层扁网壳。网壳选型时经比较取三向网格型;施工时搭设阶梯形满堂脚手架,采取高空散装,构件一次安装就位,避免了网壳结构饷整体变形,施工速度快,质量容易控制。     

单层球面网壳结构的风致响应分析

讨论完全二次型组合(CQC)方法和模态加速度法在单层球面网壳结构风致响应计算中的应用,对0.1矢跨比单层球面网壳采用同步多点压力扫描技术进行了风洞试验。根据由脉动风荷载和结构模态得到的广义力功率谱,分别用CQC法和平方-总和-开方法(SRSS)计算了结构的风致响应。检查不同模态数对响应精度的影响以及模态响应分量的相关性,发现SRSS方法对这类结构并不合适,不同模态响应之间的相关性未被考虑在内。位移响应功率谱表明响应的共振分量是显著的,对某些节点甚至比背景分量更加重要。与传统的模态叠加法不同,模态加速度法中可以用剩余柔度的拟静态响应近似补偿截断的高阶模态对响应的贡献。     

大矢跨比单层球面网壳动力试验模型弹塑性稳定分析

为了解水平地震作用下具有不同失效机制的单层球面网壳结构在静力荷载作用下的弹塑性稳定性能,利用有限元软件ANSYS,对两个矢跨比为1/2的单层球面网壳结构试验模型进行双重非线性全过程分析,获得结构的弹塑性极限承载力,比较二者的失稳模态,初步了解二者之间的差异。考察结构杆件屈曲、初始缺陷等因素对结构稳定性能的影响,并分析各因素对结构极限承载力的影响规律。结果表明,地震作用下,具有强度破坏特征的网壳结构在静力下的失稳模式表现为结构的整体失稳,而发生动力失稳破坏的结构则表现为局部失稳破坏。杆件失稳和初始缺陷使结构的临界荷载大幅度降低,且地震作用下属于强度破坏的单层球面网壳结构在静力下对初始缺陷的敏感性大于动力失稳破坏结构。