月牙形索桁罩棚结构的施工成形分析和试验

对浙江省乐清市体育场所采用的新型月牙形空间索桁罩棚结构的施工方法进行了研究.提出一种在低空台架组装构件,并依次牵引上下径向索提升整体结构的施工方案.利用动力松弛法对体系的提升过程进行了数值模拟.从减小牵引距离的角度计算了组装台架的合理形状.分析了提升过程中体系的形状和内力变化特点,并发现局部撑杆倾倒的情况.借助于乐清市体育场罩棚结构的1∶15试验模型,依据该施工方案进行了张拉提升试验.测量了各提升步骤的环索节点坐标、环索和径向索的轴力,且与数值模拟结果相比符合良好.数值分析和试验结果表明:采用低空组装整体提升的施工方法可以实现月牙形空间索桁的有效成形,提升过程体系运动形态总体稳定.     

援加纳海岸角体育场钢结构罩棚结构设计

援加纳海岸角体育场钢结构罩棚由主拱、后拱以及次桁架共同组成。介绍了结构体系及其特点,并据此对结构进行了合理的设计。介绍了本工程的风洞试验和风振分析结果。采用SAP2000进行结构的线性分析和截面设计,利用ANSYS对结构进行了稳定分析和节点分析,列出了主要的分析结果。     

空间杆系机构运动路径的多重分岔分析

运动分岔是杆系机构平衡路径分析的重要理论问题。基于按有限元法建立的杆系机构运动方程,对运动路径奇异点的多重分岔特征进行了讨论。对空间杆系机构的分岔条件进行了理论解释。面向多重分岔问题对常规的奇异点定位方法进行了改进。将与切线刚度矩阵特征向量相关的干扰力向量引入到弧长法中,以实现多重分岔路径的跟踪。以一个由Pantadome系统简化的空间杆系机构为例,对其顶升过程的运动路径进行了数值模拟,利用该文方法有效地实现了顶升过程的奇异点判别及多重分岔路径的跟踪。     

基于显式弧长法的索杆张力结构成形过程数值模拟

索杆张力结构的施工成形本质上是通过缩短主动张拉索长度来驱动的,因此其成形过程可通过一系列随张拉索长度变化引起的连续平衡构型来模拟.由于施工过程中结构几何的不稳定性,通常采用动力松弛法进行这种松弛索杆系统平衡形态的求解以避免建立系统的刚度矩阵.将张拉索长度作为控制变量,在动力松弛法基础上引入了一个位移约束方程.进而提出了一种显式弧长策略来实现索杆张力结构成形过程的自动跟踪求解.该方法的优点是在求解过程中通过限制控制变量的增量以使结构位移保持恒定增加,因而求得的成形过程较常规方法更平稳,甚至可跟踪到可能存在的奇异构型.对一个索穹顶算例进行了的成形分析,计算结果反映了本文方法的精确性和有效性.     

柬埔寨国家体育场结构选型及优化

柬埔寨国家体育场东西对称设置月牙形罩棚,最大悬挑跨度约65m,南北设人字形索塔,塔高99m,建筑形式新颖。罩棚体系选用了新型的斜拉-张力结构体系,针对该新型结构体系进行了形状优化和构件方案比选,并研究了施工方案的可行性以及结构抗连续倒塌能力;对索塔结构进行了塔型优化、材料及截面形式比选,对其基础以及背索方案进行了优化;根据环梁、斜柱受力特点,进行了环梁、斜柱结构选型;最后讨论了看台结构选型和优化。优化后的结构方案满足建筑使用及效果要求,结构性能优良。     

柬埔寨国家体育场罩棚结构设计

柬埔寨国家体育场罩棚悬挑跨度达65m,采用了新型的斜拉-张力结构体系。对罩棚结构体系进行了初始态、恒载、活载、风荷载、温度作用的计算,对罩棚结构的施工成形进行了模拟,对主要索夹节点进行了有限元分析,介绍了罩棚缩尺模型试验的主要结果。同时对罩棚结构开展了抗风专项设计研究,评估了设置TMD减振器对环索风致振动的减振效果;针对斜拉索和背索的风振问题,提出了设置黏滞阻尼器减振方案,并介绍了黏滞阻尼器参数的简化设计方法。计算分析结果表明,罩棚结构采用的新型结构体系承载力、刚度均满足设计要求; TMD减振器对于环索风振加速度有较好的减振效果;在斜拉索和背索上端设置黏滞阻尼器能有效提高索的附加阻尼比。     

基于弧长法的平面连杆机构运动分析

将弧长法应用于平面连杆机构的运动解析,使得体系运动路径和形态稳定性跟踪可统一求解.基于有限元法,建立以驱动杆件伸长量为控制变量的连杆机构运动分析基本方程.提出弧长法求解体系运动路径的基本策略,并通过监测体系切线刚度矩阵最小特征值的变化来跟踪运动形态的稳定性.阐述了精确定位运动路径中奇异点的计算方法以及判别奇异点是否为运动分岔点的准则.进一步通过增加约束条件并修改控制方程,实现分岔路径的跟踪.将一采用“机构法”施工的柱面网壳简化为平面连杆机构,根据基于弧长法的机构运动分析方法分析了不同分段、不同吊索布置情况下机构的提升形态特点.计算结果表明：该弧长法计算策略能够有效实现平面连杆机构的施工路径模拟和临界状态的判别.     

内外双重张弦网壳结构的模型设计及静力试验

为了研究内外双重张弦网壳结构整体预张力的分布特性和静力荷载下的内力和变形特点,按照1∶15比例设计和制作了乐清体育馆屋盖的缩尺模型.将整个结构分为索杆部分和梁元部分,根据相似性原理确定模型各参数的相似比;进行构件和节点的设计,讨论模型设计的有效性;根据试验内容和模型特点确定试验的加载方案和测量方案,对该模型进行全垮加载试验.研究结果表明：有限元分析结果和试验值吻合较好,试验模型的设计、加载方式和测量方案满足要求;全跨加载情况下的结构内力和变形基本上呈线性变化,说明体育馆采用的新型内外双重张弦网壳结构具有良好的承载能力和结构刚度,结构体系安全可靠.