径向可开启板式结构几何协调性研究

介绍了一种新型开合结构--径向可开启板式结构.针对它在几何协调性方面存在的缺陷,分析了这种结构的基本构成并给出基本几何方程;运用欧式几何分析方法研究了开启时具有圆形开口的结构各单元之间的拓扑关系,得到了临界方程和限制方程,据此绘制了一些常用参数下的临界曲线和限制曲线,以便设计者选用;给出了两种开启时可形成梅花形开口或多边形开口的新型结构,解决了特定参数下屋面设计的几何协调性问题.研究结果为径向可开启板式结构的设计提供了有价值的参考.     

杆系结构可动性判定准则

基于矩阵的奇异值分解法,提出了杆系结构在考虑荷载作用下的可动性判定方法,包括含机构的杆系结构可动性判定和瞬变结构的判定。通过分析结构的平衡矩阵,计算自应力模态、机构位移模态,归纳出了荷载态下杆系结构可动性判定公式。结果显示若机构位移模态与荷载向量正交,则几何意义上的机构可演变为可以承受外界扰动、相对稳定的结构。另外对瞬变结构给出瞬变判定公式,弥补了体系分类的空缺。最后辅以算例验证,给出结论,系统列出细化后的结构体系分类表。     

基于表面应变的国家速滑馆拉索索力实测方法研究

拉索作为大跨空间结构中的关键构件，其应用越来越广泛。拉索索力对结构形态、受力状态以及安全性能起着决定性作用。该文提出一种基于表面应变的索力实测方法，通过在索表面安装传感器测量表面应变，进而利用索轴向刚度换算得到索力。根据索内部的几何构造，建立了精细化有限元模型，确定了表面应变和拉索整体轴向应变的关系，提出用修正系数K考虑初始空隙的影响，并通过索力标定试验验证了本文中索力实测方法。最后，该方法应用于国家速滑馆施工阶段的索力实测，并将索力实测结果与频率法和千斤顶法的结果进行比对。结果表明：索内钢丝的螺旋角和初始空隙是影响修正系数K的关键因素；标定试验中的索表面应变与千斤顶拉力具有良好的线性关系，索力实测的平均相对误差不超过2%；现场实测索力结果与参考方法的平均相对偏差在5%以内；文章所提出的方法原理清晰、安装简便，是一种新型的大跨空间结构的索力实测方法，为施工阶段的结构分析提供可靠的索力实测数据。     

杭州奥体网球中心钢结构施工过程应力监测与分析

对大型可开合屋盖钢结构进行施工全过程应力监测,可以把握结构的应力情况、保证施工过程的顺利进行.采用无线振弦式传感器监测杭州奥体网球中心钢结构主要杆件应力应变情况,并利用有限元软件MIDAS对结构进行施工模拟分析.通过现场实测值和有限元理论计算值的比较,发现在卸载阶段、安装过程、屋盖开合等情况下,监测结果均很好地反映了结构受力情况.此监测系统具有较高的准确度、较强的时效性和较好的稳定性,可用于结构安全监测和预警研究.     

大型场馆无线空气质量监测技术及应用

大型场馆是承担体育赛事和文体活动的主要场所,具有人群密度高的典型特点,场馆内的空气质量会影响人的使用体验和身体健康.将空气质量测量单元与无线传感技术相结合,研发了一种面向大型场馆的无线空气质量监测设备,创建了具有设备管理、数据采集、可视化展示以及污染预警等功能的空气质量物联网监测平台.通过空气质量监测设备对比试验,验证了研发的空气质量监测设备的有效性和可靠性.将本项技术应用于杭州亚运会奥体中心体育馆内的空气质量监测.基于CFD仿真模拟研究了场馆的污染物浓度分布及扩散情况,以此确定空气质量测点的布置区域.通过测点数据采集和分析,得到了室外气象变化和室内建筑装潢引起场馆内污染气体浓度波动数据及其规律.实践表明：研发的空气质量监测设备具有功耗低、体积小、布置便捷的优点,能够满足大型场馆的大空间、大面积空气质量长期监测需求.     

机构设计在大型柱面网壳结构施工中的应用

 将机械行业中的机构运动概念应用到大型柱面网壳结构的施工，提出一种“折叠展开式”整体提升施工技
术． 详细阐述了该项施工方法的基本思想，并推导机构运动过程的运动学和动力学公式． 通过一个工程算例的分
析，总结机构运动和动力特性．计算结果证明机构运动过程中产生的动力效应不明显，处于“折叠”状态的网壳能够
承受施工荷载．该项新技术在亚洲最大跨度的柱面网壳结构的施工中得到了成功应用，证明了它的实用性和优越性．     

弦弓式预应力柱面网壳结构风洞试验及风致效应研究

弦弓式预应力柱面网壳结构是一种新颖的结构形式,通过对网壳下部拉索施加预应力使结构成为自平衡体系,某火电厂干煤棚为弦弓式预应力柱面网壳结构在干煤棚结构中的首次应用,风荷载是其主要荷载之一,目前规范对该类网壳结构的体型系数未作明确规定,因此需要进行风洞试验来确定其体型系数,试验考虑了网壳周边环境的作用,严格模拟了规范规定的大气边界层风场,分析研究了网壳表面风压分布规律及其影响因素,给出了可供设计采用的体型系数,同时进行了风致效应的研究,研究表明,周边环境对网壳表面风压分布的影响较大而煤堆的影响较小,大气边界层风场中风速脉动导致的风压改变在设计时已不容忽视,风荷载对网壳下部预应力拉索应力起着卸载作用,各索的最大应力减少比例在20％左右。     

控制索原长求解索张拉力的反分析法

为对预应力空间钢结构的施工成形进行系统的研究,提出了基于控制索原长求解索张拉力的反分析法.从预应力状态开始,通过控制每一级张拉索的原长,进行非线性有限元迭代计算,求出索在分级分批施工时的控制力.方法的优点在于计算简单,省去了通用有限元需要反复试算的缺点.应用编制的程序对一弦支穹顶模型进行了施工过程的模拟分析,结果表明:反分析法能精确模拟结构的施工成形过程,且在整个过程中,每根索只需张拉一次,简化了施工工艺.     

基于有限质点法的结构屈曲行为分析

有限质点法是一种新颖的结构分析方法,它以向量力学和数值计算为基础,将结构离散为质点群,采用牛顿第二定律描述这些质点的运动。该方法中引入移动基础架构求解结构单元内力。采用显示时间积分求解运动方程,避免了迭代求解非线性方程组。该文采用有限质点法分析结构的屈曲行为。以空间杆单元为例推导了有限质点法计算公式。利用自编程序,对空间杆系结构的屈曲行为进行了模拟。在不经过任何特殊处理的情况下,该方法不仅可以越过屈曲极值点,而且能够跟踪结构屈曲后的行为。此外,该方法无需分级加载即可模拟结构的屈曲行为,结构荷载可以在计算分析的初始步全部加在结构上,更符合实际情况。通过算例验证表明有限质点法在结构屈曲行为模拟中的适用性和真实性。