基于小样本记录的柱面网壳结构地震响应评估

结构的地震反应可以采用时程分析法或反应谱法来估计,在用时程分析法计算结构抗震设计需求时,中国抗震设计规范规定了选择3条或至少7条地震动记录的准则。可以用峰值加速度（PGA）或加速度反应谱（SA）来对地震动记录进行调幅,但用哪一个地震动强度参数来调幅为最佳还是未知的。该文针对柱面网壳的分析结果表明:合适的地震动强度参数取决于所需的结构反应,为降低由地震动记录间差异引起的结构最大杆件内力、支座反力或基底剪力的变异性,采用PGA调幅地震动记录要优于SA,而对于结构的最大位移反应则恰好相反。由于结构频谱十分密集以及受高阶振动模态的影响,采用反应谱法计算结构最大杆件内力或基底剪力是不合适的。同时,该文计算了采用3条和7条地震动记录准则获得的结构最大杆件内力和基底剪力的统计值,以期能为选择合适的地震动强度参数和地震动记录数量提供依据。     

材料损伤累积在网壳强震失效研究中的应用

为在网壳结构强震分析中考虑材料损伤累积及裂纹效应的影响,编制了通用有限元软件ABAQUS的用户材料子程序,通过标准子程序验证表明具有较高的计算精度.应用该程序对网壳结构在地震下的典型算例进行了对比分析,表明子程序具有较好的收敛性能,实现了考虑钢材损伤累积的有限元分析方法.应用该程序,并结合基于响应的动力全过程分析方法,对网壳结构在强震下的响应进行了参数研究,考察了结构失效时刻的特征响应.通过是否考虑材料损伤累积的对比表明,考虑这个因素对失效时刻的塑性发展影响不大,但可能明显降低结构的失效极限荷载,需要在分析中予以重视.     

营口市奥体中心体育馆屋盖结构优化选型

为得到营口市奥体中心比赛用馆屋盖结构的合理形式,基于通用有限元软件ANSYS及自主开发的辅助接口程序,对双层网壳及弦支网壳的两种结构形式进行了细致的受力分析,通过结构位移、支座反力、杆件内力及用钢量等参数的对比,确定了屋盖结构采用下层索在同一斜平面内的弦支网壳形式;同时对此结构形式进行更全面更具体的优化设计,从结构的总体变形、内力响应、用钢量等方面验证了此结构形式的合理性及可行性.     

FAST 30 m模型整体索网结构试验研究

对500m巨型射电望远镜(FAST)的30m模型反射面整体索网支承结构从初始预应力态的形态确定、工作态的模拟及荷载态分析等角度对索网结构进行详细的性能研究与优化设计;为满足望远镜对反射面成形高精度的特殊要求,对模型反射面整体索网支承结构的加工、制作及安装采取一系列的保证措施,同时利用有限元数手段采用逆向分析法对索网结构张拉方案进行优化,并对成形全过程进行数值模拟,指导实际的成形过程;对最终试验结果进行分析,表明采用整体索网结构作为反射面的支承结构是切实可行的,其成形精度可以达到望远镜的功能要求,同时也证明本文所采取的初始形态分析方法、成形全过程模拟方法及成形方案是正确的,所采取的保证结构精度的系列措施是有效的.     

空间结构半刚性C型节点优化及转动性能试验研究

提出了一种新型空间半刚性C型节点。为使该节点具有较好的转动能力及耗能能力,基于“强节点、弱构件”的抗震基本原则,提出了“强连接、弱板件”的空间半刚性节点。首先根据规范及理论分析初步确定节点各组件的合理尺寸;然后运用ABAQUS有限元软件建立非线性有限元模型,对节点各组件的尺寸进行优化,确定合理的组件尺寸。通过有限元分析和试验对该节点的性能进行研究。结果表明：该空间半刚性C型节点在弯矩荷载作用下表现出了较好的受弯承载能力和延性;节点刚度及承载力均随锥头侧连接板厚度、前端板厚度的增加而增大。节点锥头部分的材料本构模型选取对有限元分析结果的影响显著,采用三折线模型模拟所得结果更为精确。     

利用DFB激光器非线性的高线性射频光传输链路

提出了一种利用分布反馈DFB（Distributed Feedback laser）激光器的非线性对射频光传输系统动态范围进行优化的方案。实验研究了半导体分布反馈激光器的非线性,基于实验结果分析了DFB激光器的偏置电流与线性性能的关系。在此基础上建立了对马赫曾德外调制（Mach-Zehndermodulator,MZM）射频光传输系统线性优化方案。实验结果表明,该实验系统有效抑制了系统三阶交调量,系统的动态范围得到改善,当输入射频信号中心频率4 GHz,双音号间隔10 kHz时,三阶交调失真抑制23.1 dB,无杂散动态范围提高8.68 dB。     

薄壁圆管截面空间梁系塑性及弹塑性矩阵

目前应用广泛的空间网壳结构,大多数均由高频焊接薄壁圆钢管作为基本结构单元,为了精确对该类结构进行弹塑性分析,必须获得材料的弹塑性本构关系。通过推导理想弹塑性材料,任意应力状态的塑性矩阵和弹塑性矩阵,并结合薄壁圆管截面空间梁系中微梁元的特殊应力状态,得出该类结构进入塑性状态后的本构关系。为空间网壳结构的弹塑性地震响应及抗震性能分析研究奠定了坚实基础。     

索撑双向网格型单层柱面网壳稳定性研究

双向网格型单层柱面网壳结构不仅外型美观、各构件布置规则,而且质量轻、采光好。但是随着网壳跨度越来越大,整体稳定性问题也日益突出,因此制约了此类网壳结构在实际工程中的应用。为此,针对双向网格型单层柱面网壳结构,提出了一种新型布索方案,即在双向网格面内布置斜拉索提高结构的面内刚度,在双向网格面外通过撑杆布置横、纵拉索提高结构的面外刚度。首先通过对不同跨度网壳结构的弹塑性分析验证拉索的布置效果,并考虑各种参数变化对结构稳定性的影响,论证了此类网壳结构的合理性和实用性。其次,结合模型的静力试验研究了此类索撑柱面网壳结构的稳定性,论证了拉索布置的合理性。结果表明,采用撑杆和拉索的交错布置后,网壳结构的受力更加合理,其承载能力有了大幅度提高。此类索撑网壳结构为缺陷不敏感结构,但是撑杆长度对结构承载能力的影响很大,对于不同跨度的网壳结构,撑杆的最佳长度有所不同,实际工程中要确保撑杆具有最佳长度。     

单层球面网壳的多重地震效应研究

为研究网壳结构包含主余震序列的多重地震效应,该文首先筛查中国地震台网中心和太平洋地震工程研究中心数据库中的主震、余震序列数据,获得14次地震中共计342对包含主余震序列的多重地震动时程数据;应用这些多重地震数据对单层球面网壳进行了全荷载域动力时程分析,根据得到的各特征响应随加速度幅值变化曲线,讨论网壳结构的多重地震效应。首先通过对不同加速度幅值下结构响应算例的描述,定义了余震引起的五种不同影响程度。在此基础上进行了大量的参数分析,统计归纳了主震结束时单层球面网壳最大节点位移、塑性发展程度和损伤程度等对结构抵抗余震能力的规律,并将主震结束时的1P杆件比例和损伤因子定义为衡量结构抵抗余震能力的指标,所得出的结论可为实际工程的抗震设计提供参考。     

大连市体育馆圆钢管相贯节点足尺实验研究

大连体育馆主体屋盖钢结构中的关键相贯节点的性能对结构的工作性能影响至关重要,因此分别进行了两组节点实验,每组实验均采用两根试件,区别仅在于节点是否采取内置加强板这一节点加强措施。实验结果表明:未采取加强措施的节点在设计荷载作用下由于产生过大的塑性变形而破坏,而采取节点加强措施后,明显的改变了节点的工作性能,显著的提高了节点的极限承载力,采用有限元软件ANSYS对该节点进行的数值模拟结果也验证了实验结果的正确性。在此基础上,建议该工程施工时,在这些受力比较关键的节点处采取内置加强板的构造形式。