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。     

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。     

单层球面网壳与支承结构整体强震失效特征

为了研究支承结构对单层球面网壳在强震作用下失效特征的影响,建立了更为精细化的数值模型.采用动力荷载域全过程分析方法研究了单层球面网壳与支承结构整体在强震作用下的特征响应,得到了考虑下部支承结构的单层球面网壳在强震作用下两种不同的失效特征,并建立了网壳结构极限承载力的判别准则,研究了下部支承结构、矢跨比、屋面质量等参数对网壳结构在强震作用下动力响应的影响.结果表明:下部支承对网壳结构在强震作用下的失效特征有显著的影响;随网壳矢跨比和屋面质量减小,结构的极限承载力显著提高,并且塑性程度加深,延性增强.     

阶跃荷载作用下单层球面网壳动力破坏研究

针对K 8型单层球面网壳在阶跃荷载下的响应进行了系统分析,综合多项特征响应指标分析了结构响应特点并给出结构破坏定义.在大量参数分析的基础上,讨论了屋面重量、矢跨比、跨度和初始缺陷对结构破坏临界荷载、结构塑性发展、位移延性系数的关系,为网壳动力破坏机理研究提供了大量基础性材料.     

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。     

大型液化天然气储罐混凝土外罐施工期间温度裂缝预测

以160 000 m³大型预应力液化天然气(LNG)全容罐混凝土外罐为研究对象,在利用ANSYS软件建立精细化LNG储罐混凝土外罐有限元模型的基础上,按实际结构施工顺序与时间,模拟了LNG储罐混凝土外罐全部混凝土浇筑过程,获得了在变温条件下,由水化热作用产生的混凝土外罐早期温度场分布;在考虑混凝土收缩和徐变的条件下,采用增量法计算了混凝土外罐的早期温度应力,确定了随时间及配筋率变化的混凝土早期抗拉强度,进而对LNG储罐混凝土外罐施工阶段的裂缝发育特征及分布规律进行了预测。结果表明,混凝土收缩对温度应力影响显著,在150 d的模拟时间段内结构温度应力呈现持续增长状态;第1浇筑段的LNG外罐温度应力明显大于其他浇筑段的温度应力,且该浇筑段的罐壁在模拟期内将产生竖向裂缝,扶壁柱处将产生局部环向裂缝。该结论可为同类工程施工建造开展相应的抗裂措施提供依据。     

下部支承结构对网壳结构强震响应的影响研究

总结了关于考虑下部支承影响的网壳结构强震失效研究的最新研究成果。介绍了基于响应的荷载域全过程分析方法;通过建立精细化的数值模型,对考虑下部支承结构的单层球面网壳在强震作用下的特征响应进行了分析,得到了考虑下部支承结构的单层球面网壳在强震作用下的失效特征;通过大规模参数分析,详细地阐述了下部支承结构对网壳结构失效极限荷载的影响;提出了对于耦合体系的简化分析方法并初步研究了非线性下部支承结构对网壳结构失效的影响;讨论了下部支承结构非线性对网壳结构响应的影响。研究表明,非线性材料的支承结构也将明显改变耦合体系的响应规律及失效模式。     

基于模糊综合判定的网壳结构强震失效模式研究

为合理判别单层网壳结构在强震下的两类失效模式,指导网壳工程在地震区的实践,该文采用考虑材料损伤累积的荷载域全程分析方法,对单层球面网壳和单层柱面网壳在动力荷载下(包括强震)的响应进行了系统的参数分析。简述了两类失效模式的结构表现及结构响应特征;引入模糊数学中的模糊综合判定理论,确定了网壳结构多项响应因素与模糊失效模式集合的关系,建立了基于模糊综合判定的网壳结构动力失效模式判别模型;通过分析表明:所建立的模型具有准确的判别效果,可对网壳结构在动力荷载下的失效模式进行判别。