板片结构稳定性分析的改进随机缺陷法

初始几何缺陷对板片结构体系稳定性的影响是板片结构计算和设计中的一个关键问题。提出一种考虑初始几何缺陷的改进随机缺陷法 ,它弥补了一般随机缺陷法人工计算量大的缺点 ,也回答了设计临界荷载和一致缺陷法得到的临界荷载的可靠性问题。实例为一试验模型 ,通过理想模型、一致缺陷法、改进随机缺陷法以及试验结果的对比 ,得出一些对板片结构体系设计和研究有益的结论。

单层网壳结构稳定性分析的改进随机缺陷法

初始几何缺陷对网壳结构稳定性的影响是结构设计中的一个关键问题.对一致缺陷模态法和随机缺陷法的优缺点进行理论分析,提出了改进随机缺陷法,它弥补了随机缺陷法人工计算量大的缺点,也回答了设计临界荷载和一致缺陷模态法得到的临界荷载的可靠性问题.

板片空间结构缺陷稳定分析及试验研究

板片空间结构是一种轻质、高强的新型空间结构体系,其整体稳定性是研究、设计过程中的一个关键问题。板片空间结构属于缺陷敏感结构,缺陷稳定分析也是迫切需要而尚未完全得以解决的问题。设计两个板片结构试验模型进行稳定性试验。采用自动协调加载控制系统和电测相结合的方法,连续跟踪记录结构失稳全过程的荷载位移曲线以及应变变化情况。并以结构实测缺陷为依据,分别采用实测缺陷法、一致缺陷模态法和改进随机缺陷法考虑节点位置偏差缺陷的影响。结果表明,自动协调加载控制系统可保证对失稳全过程的跟踪,连续数据采集方式采样率高而且数据测量精度高。实测缺陷法可比较精确地反映板片空间结构实际的稳定性能。一致缺陷模态法分析的临界荷载并不是所有缺陷结构中的最小值,其概率可靠度随着模型的变化而变化。通过改进随机缺陷法,对板片空间结构的稳定性能有了比较全面的认识,也定量分析了设计临界荷载和一致缺陷模态法分析的临界荷载的可靠性。

网壳结构稳定性分析的改进随机缺陷法智能控制

以作者前期研究的网壳结构缺陷稳定分析的改进随机缺陷法为基础,将异常值检验、临界荷载分布规律检验、设计临界荷载的取值等与随机缺陷稳定计算程序相结合,并增加智能控制模块,实时监察临界荷载分布规律及其统计参数的变化。当计算样本容量已能够恒定反映临界荷载的分布规律时即可停止整个缺陷稳定分析过程,从而使随机缺陷稳定性分析的计算工作量尽量小。计算结果表明,程序智能控制的样本数能够恒定反映临界荷载的分布规律。改进随机缺陷法智能控制程序的开发不但节约了网壳结构随机缺陷稳定分析的样本数和计算时间,而且为计算样本数的选取提供了依据,从而可针对不同分析对象确定需要的最小样本数。

板片空间结构缺陷敏感区域

提出了结构缺陷敏感区域的概念,即结构中对某种缺陷非常敏感的区域.借助于结构缺陷稳定分析的改进随机缺陷法,对板片空间结构的缺陷敏感区域进行了研究,结果证明改进随机缺陷法可定量、准确地分析结构的缺陷敏感区域.对2个算例(单层板杆组合结构和有板立体桁架模型)的缺陷敏感区域进行了分析,得出了相应结构的缺陷敏感区域和影响最大的结点位置,并发现不同结构的支座结点的影响相差很大,说明在对结构进行缺陷稳定分析时应考虑支座结点的缺陷,同时也揭示了缺陷分析中确定性方法不考虑支座结点缺陷的局限性.

房屋建筑学课程设计改革探讨

房屋建筑学课程设计是土木工程专业学生的第一次课程设计,如何提高课程设计质量,培养学生综合能力,一直是值得思考的问题。为此,论述了房屋建筑学课程设计实践与改革的探索工作,为进一步提高课程设计的教学效果和质量提供参考。

吉林速滑馆悬索钢结构屋盖稳定及抗震性能分析

针对国内第一个90米跨度大型索拱这一新型结构(吉林速滑馆悬索钢结构)进行稳定及抗震性能分析,分析结果表明:特征值屈曲分析结果不能作为评价本结构承载能力的依据;材料非线性对结构的承载能力影响很大,初始几何缺陷的影响不大,大变形对结构动力性能的影响不能忽略;反应谱法计算本结构地震作用会有较大的偏差,应采用时程分析法来分析地震作用;行波效应对本工程的影响不大。

镇江大港体育馆钢结构设计

镇江大港体育馆钢屋盖采用变高度管桁架结构体系,其屋盖和墙面组成一个整体,在充分考虑建筑空间要求与结构传力特点的基础上,优化布置次桁架和支撑体系,加强了管桁架结构体系的空间受力性能。通过灵活布置铰支座、X向弹簧支座、Y向弹簧支座和双向弹簧支座四种形式的支座,保证钢结构整体刚度和受力性能处于最优状态。

结构非线性分叉失稳的扰动策略研究

将四种经典稳定判别准则中的初始缺陷准则应用于非线性有限元分析,提出了研究非线性分叉失稳扰动策略的初始微小缺陷法,分析了初始微小缺陷法的基本思路、分析步骤和优缺点。对单元铰接穹顶结构、Williams肘形刚架和K 6型凯威特单层网壳的非线性分叉失稳现象进行了深入研究,并对Williams肘形刚架进行了稳定性试验。结果表明,初始微小缺陷法是可行的和正确的,同时也揭示了初始微小缺陷是实际结构存在非线性分叉失稳的真正原因。

具有随机几何缺陷的大跨度单层球面网壳稳定性分析

网壳结构的稳定性是单层网壳结构设计中的关键问题。采用改进随机缺陷法对一大跨度K8型单层球面网壳进行随机缺陷稳定性分析,并研究非线性(几何非线性、材料非线性)、缺陷最大值等因素对单层网壳承载能力和临界荷载分布规律及其统计参数的影响。结果表明,单层球面网壳的临界荷载对曲面形状的安装偏差非常敏感,初始几何缺陷的影响非常大。缺陷最大值的增大将会使样本的最大值、最小值、均值及设计临界荷载显著下降,缺陷最大值对样本均方差的影响较复杂。材料非线性对大跨度单层球面网壳极限承载力的影响比较显著和复杂,对同一样本的影响有规律可循,但在不同样本之间没有必然的联系,在单层网壳结构设计中进行弹塑性稳定性分析是非常必要的。

空间异型双曲面钢屋盖缺陷稳定性分析及试验研究

南通体育会展中心钢屋盖为空间异型双曲面,结构高跨比和矢跨比均较小,稳定性分析是其设计中的一个关键问题。本文在体育馆缩尺模型试验基础上,对其钢屋盖结构进行了几何非线性和双非线性稳定分析,分别采用实测缺陷法、一致缺陷模态法、改进随机缺陷法考虑结点位置偏差缺陷的影响。结果表明:实测缺陷法双非线性分析结果是评估体育馆屋盖结构实际安全性的重要依据;一致模态法的临界荷载概率可靠度较低。通过改进随机缺陷法,对该屋盖结构的稳定性能有了比较全面的认识,并定量分析了设计临界荷载和一致模态法分析的临界荷载的可靠性。

变刚度立柱单元在板片结构共同工作问题中的研究初探

对于板片结构体系中板 -杆共同工作问题 ,在引入变刚度立柱单元的概念后 ,运用系统辨识理论和有限元反分析方法来研究带有变刚度立柱单元的计算模型 ,编制了相应的寻优和辨识程序 ,并利用程序寻找出了变刚度立柱单元“较好”和“最好”的刚度参数。

单层网壳结构缺陷敏感区域研究(英文)

提出了结构缺陷敏感区域的概念。借助结构缺陷稳定分析的改进随机缺陷法,研究了单层网壳结构的缺陷敏感区域。通过50m跨度的K6型凯威特网壳算例,得出它的缺陷敏感区域由前12类结点组成。并发现支座结点缺陷对K6型凯威特单层网壳结构影响不大;而主肋上结点与次肋上结点的缺陷对K6型网壳的影响相似,均会使其临界荷载下降很多。结果证明该方法可定量和准确地分析结构的缺陷敏感区域。

关于新型双壁多钉连接钢保温筒仓的结构与受力关系的研究

钢筒仓在粮食储存方面发挥着重要作用。本文的研究对象是新型双壁多钉连接钢保温筒仓,对1个1 000t级仓容的筒仓进行了储料荷载作用下的有限元模拟,建立了多个模型,比较了在内、外环梁单独作用下,筒仓的受力情况以及有仓门开孔时的受力情况,研究了筒仓内环梁和外环梁的作用及仓门开孔的影响。研究结果表明:内、外环梁可改善筒仓受力性能;内、外环梁的作用可以互相渗透;仓门开孔对筒仓整体受力性能影响较小,但对其附近的仓壁板的受力削弱作用明显。

Williams肘形刚架非线性分叉失稳问题分析及试验研究

在总结各类稳定问题基本特征的基础上对稳定问题进行分类,将非线性分叉问题列为与分支点失稳、极值点失稳、跳跃失稳并列的第四类失稳。并将4种经典稳定判别准则中的初始缺陷准则应用于非线性有限元分析,提出了研究非线性分叉失稳的初始微小缺陷法。Williams肘形刚架为结构非线性分析的经典算例,为此设计了一点加载肘形刚架和三点加载肘形刚架,并对其进行了稳定性试验。理论计算和试验结果均表明,肘形刚架存在非线性分叉现象,揭示了初始微小缺陷是实际结构存在非线性分叉失稳的真正原因,也证明了初始微小缺陷法是可行和正确的。

三维土-结构动力相互作用的一种时域直接分析方法

本文提出了一种分析三维土-结构动力相互作用的时域直接方法。该方法采用集中质量显式有限元和透射人工边界模拟无限域地基,通过编制的FORTRAN程序实现;采用ANSYS软件对上部结构进行建模分析,并通过FORTRAN程序对ANSYS软件的调用,实现了土与结构系统在地震作用下的整体分析。该方法为显隐式相结合的方法,地基和上部结构可采用不同的时间步距进行分析,可大大提高效率。通过两算例,验证了该方法的可行性。

大尺度弱边界单层平面索网玻璃幕墙关键技术研究

新疆中石油生产指挥中心单层平面索网幕墙结构尺度大且为复杂弱边界,并长年处于强风环境下。该文对单层索网的结构模型、找形、索力设计、动力响应分析、玻璃翘曲、预应力张拉控制等设计中的关键技术进行详细研究。研究表明,结构整体模型应考虑索网和复杂弱边界(支承刚架)共同工作和竖索与横索在不同阶段的工作特性。确定单层平面索网幕墙零状态的非线性有限元逆迭代找形方法明显提高迭代收敛的速度,有效地解决横索悬垂问题。通过找形分析和预张力设计,可得到合理的索网初始形态和最经济的索截面。选用平均风压作用位置作为初始位置,对索网进行脉动风作用下的非线性时程分析,风振分析结果表明单层索网幕墙为风敏感结构。大变形下单层索网幕墙边界处玻璃翘曲问题不容忽视,需设计专门方案来控制。根据预应力张拉各阶段的有限元模拟和优化分析得出的预应力张拉控制要求,可有效指导单索幕墙的施工。

基于直接强度法的冷弯薄壁开口多次卷边槽钢立柱截面形式研究

现有组装式货架结构的冷弯薄壁开口多卷边柱截面较复杂,加劲高度、侧边高度、斜卷边坡角等参数的变化均对截面加工成形的精度有较大影响。本文基于直接强度法,结合参数化有限元分析,对比研究多卷边柱截面的有限元及使用中国规范、北美规范的计算结果。研究结果表明:对于冷弯薄壁开口多卷边柱,短柱失稳以畸变屈曲为主、辅以局部屈曲,长柱失稳以弯扭失稳为主;对于短柱及中长柱,有限元分析结果与两种规范均吻合良好,长柱则不够理想,相对于有限元结果,中国规范计算值偏低22.9%,北美规范计算值偏低17.0%,两种规范计算值均偏保守,此结果可以为该类截面规范公式修订提供参考。综合考虑截面性能及工艺要求,提出了一种与原有截面S0相比既能提高加工精度又能提高稳定承载力的截面形式S4。

高层框架及剪力墙结构的侧移优化设计

提出了考虑侧移约束的高层框架剪力墙结构的最小重量优化方法,以取代以往对杆件的繁琐且不可靠的手工调整。对一些实际情况如设计变量的离散性问题作了合理的考虑。所提出的方法可有效地应用于高层建筑的抗侧移设计中。

考虑气弹效应的超大型冷却塔脉动风压非高斯特性研究

设计制作可同步测压测振的超大型冷却塔(高度为200 m)完备气弹模型,获取了考虑气弹效应的表面脉动风荷载,并对脉动风压的非高斯统计特性进行研究。基于测点脉动风压时程及其概率密度分布曲线,对具有非高斯分布特性的局部区域作出判断,再从风压信号的时间空间相关性入手,并结合中心极限定理讨论非高斯风压的形成机理,最后基于高阶矩的斜度及峰态值给出非高斯特征的区域划分和判别标准。