基于预设变形的圆形弦支穹顶形态分析方法

弦支穹顶的整体受力性能可通过改变下弦索杆体系的形态进行调整,但获得预期的变形及内力分布需要采用繁琐的迭代算法。提出了一种基于预设变形的圆形弦支穹顶形态分析方法:将预期得到的上弦网壳变形及内力分布作为已知条件,以上弦网壳作为隔离体求得下弦索杆需提供的等效荷载,代入下弦索杆隔离体的平衡方程即可求出对应的撑杆高度与预应力分布,简化了弦支穹顶的形态分析过程。在此简化方法的基础上,推导了撑杆高度与预设变形之间的理论公式,并通过算例进行验证分析,结果表明:以纯压变形作为上弦单层网壳的预设变形,按本文方法可实现单工况作用时上弦网壳所有杆件等应力的预期效果;通过选取合理的预设变形大小和穹顶形状,可显著提升弦支穹顶的材料利用效率。

拉索预应力空间网格结构的优化设计

本文讨论了以结构自重为目标函数 ,以拉索张力和杆件截面尺寸为设计变量 ,考虑应力和位移约束的拉索预应力空间网格结构的优化设计问题。建立了该结构优化设计的数学模型。提出了解决该优化问题的二级优化算法。从本文的两个算例可以看出 ,二级优化算法有较好的计算效率和收敛性 ,便于工程应用。

巨型射电望远镜结构日照非均匀温度场特性

采用瞬态传热有限元分析方法,建立了综合考虑太阳辐射、空气对流换热、阴影遮挡等因素的望远镜整体结构日照温度场精细化数值模型;选取最不利工况对其进行日照作用分析,明晰了该类结构非均匀温度场分布特性,获得基于望远镜变位的日照作用对主反射面精度全过程影响规律,并揭示了该效应分布特性的内在原因。所得研究成果为未来结构施工、传感器布设及促动器的热变形调控提供了实时数据参考。

大型射电望远镜结构风荷载特性研究

全可动射电望远镜结构工作时需要在两个方位进行变位旋转,其迎风姿态多样、反射面风压分布复杂。为掌握反射面结构风荷载分布特性及获取相应的荷载取值,选取了待建的新疆110 m(F/D=0.3)望远镜反射面结构为切入点,首先采用计算流体力学软件FLUENT,对其表面平均风压分布进行数值模拟,并展开相应的风洞试验研究,来验证CFD模拟反射面平均风压分布的有效性。通过对比数值模拟与试验结果,揭示出旋转抛物反射面的风荷载特性。随后以数值模拟为研究手段,对其他若干反射面结构进行基于望远镜变位过程的全方位分析,给出不同口径、不同焦径比的反射面风荷载特性分析结果,为日后旋转抛物反射面抗风设计提供较为充分的资料。

大型单边悬挑钢结构施工过程及模拟分析

随着我国经济发展和科技水平进步,大跨度悬挑钢结构被广泛应用于各种大型公共建筑。由于大跨度悬挑钢结构形式具有复杂性、多样性等特点,要求钢结构安装技术更加先进、施工顺序安排更加合理。国内针对大跨度、大空间的钢结构施工进行了丰富的研究,如国家体育场钢结构施工中采用模拟分析的方法对关键构件的调整,加快了施工进度,降低了用钢量,并提出了钢结构施工要点;崔晓强等对大跨度钢结构施工过程的结构分析方法进行了研究,提出了利用有限元软件对施工全过程跟踪的方法;刘勇庆对大悬挑悬挂结构施工过程进行的模拟分析,通过模拟数据的分析,确认合理的安装及卸载顺序,并进行监测。上述研究虽对北京新景商务楼现场施工具有一定的参考意义,由于本工程单边悬挑距离较大,临时支撑搭设高度较高,因此其研究指导性不足,针对本工程的实际施工特点,还需总结出一种行之有效的施工方法。

大型射电望远镜结构总体方案研究

针对我国待建的110 m全可动射电望远镜(QTT)的工作特点,以提高主反射面精度为目标,以最佳吻合抛物面为拟合标准,分析了传统结构方案致使精度较低的本质原因为反射体变形不均匀,主要源于如下三方面:主反射面存在集中荷载作用、背架结构支承方案不合理、背架结构体系空间受力性能不佳。基于此,改变副反射面撑腿坐落位置,对背架结构采用三角锥、四角锥相结合的网架式结构方案,并对其引入一种高度极对称的伞撑式支承方案。最终提出的全可动望远镜结构总体方案显著提高了主反射面精度,其RMS最大值可降至0.306 mm;相较目前世界最大的全可动射电望远镜GBT而言,其反射面积增大了10%,精度提高了12.6%,自重降低了40%,其研究成果达到国际先进水平。

超大口径全可动望远镜结构地震响应分析

为掌握超大口径全可动射电望远镜结构抗震性能特性,以待建的110 m全可动射电望远镜为研究平台,以三水准原则为控制目标,运用时程分析法对望远镜结构在小震和大震作用下的受力性能进行分析,给出了结构在多遇地震作用下、多遇地震与静力组合工况下以及罕遇地震作用下的关键力学响应指标,评估了结构在地震作用下的安全性能。

大跨度预应力钢结构屋盖体系设计

介绍广东现代国际展览中心大跨度预应力钢结构屋盖体系结构设计 ,重点论述该结构体系的计算模型处理、结构设计方法和结构体系优化设计 ,得到一些有意义的结论 .

超大口径天线结构的风振响应

为明确大型天线结构风振响应特性,以待建的110m全可动天线为研究平台,对其展开各迎风姿态下的风荷载特性分析。根据刚性模型风洞试验结果,探讨了反射面平均风压分布规律及最不利风向角。在此基础上,采用基于随机振动理论的非线性时程分析法进一步对结构的风致动力响应展开研究,总结了风振响应特性。结果表明,该结构自振频率分布密集,结构较柔,其风振响应是一个窄带过程,振动能量随着俯仰角的增大而逐渐提高,且高阶振型逐渐对风致振动有所贡献。该成果可为天线结构抗风设计提供较为全面的荷载取值参考。

孟连三部曲

＂做比什么都重要＂,能够持续做下去,并且做出效果,才是手工助推项目真正应该努力的方向。北京东城区国子监街57号的展览大厅内,色彩清丽、做工精良的织绣物品盈盈亮相。观者很难相信,这些品质出众、时尚亮眼的产品出自云南孟连,一个傣族聚居的县域。何戍中徜徉展览大厅,心里一片舒展：进行了两年多的孟连手工编织振兴项目终于告一段落。同时,这也意味着一个新的开始。

新加坡国际会展中心主大厅设计

对新加坡国际会展中心主大厅的结构体系，包括结构形式、特点、传力机构及主要节点形式等进行了详细论述。对我国大跨钢结构的发展具有一定的借鉴作用。

一种自适应找形的空间曲面网格结构分析方法构想

文章从目前流行的大跨度空间不规则曲面结构出发,构想了一种新的不规则曲面网格结构找形方法。讨论了基于概率的“以性能为基础”的设计思想,探讨了工程结构分析的蒙特卡罗法和遗传算法,分析了2种算法的基本原理及其在ANSYS程序上的实现思路,并以1个简单的空间不规则曲面建筑方案为例,详细说明了该分析方法的基本原理。

大跨度管桁架屋盖体系结构性能浅析

本文采用的分析手段是建立在理论分析和实际工程计算紧密结合的基础上的,所得出的结论具有一定的指导意义和工程应用价值,也为进一步探讨空间钢管桁架结构体系提供基础。

既有砖砌体承重木楼、屋盖房屋的加固

为了做好农村民居建设技术指导工作，由云南省建设厅主编，昆明有色冶金设计院、昆明理工大学等单位共同参与编制了《云南省农村民居地震安全工程技术导册（试行）》。该导册主要适用于云南省抗震设防烈度为6、7、8、9度地区农村一层、二层传统民居新建房屋的建造和既有房屋的加固。其中所指的农村传统民居结构形式包括木构架承重结构体系，砖砌体承重木楼、屋盖体系以及单层生土墙承重木屋盖体系等。

2008奥运会羽毛球馆新型弦支穹顶预应力大跨度钢结构设计研究

2008奥运会羽毛球馆屋盖钢结构采用弦支穹顶结构体系,由上弦单层网壳、下弦环索与径向拉杆、竖向撑杆组成。在设计中建立屋盖钢结构和下部看台结构整体有限元计算模型进行结构分析。在综合考虑工程的重要性、结构几何力学特点、预应力损失、施工缺陷等多种因素的基础上,对恒荷载、活荷载、雪荷载、风荷载、温度作用、地震作用等工况进行组合,分别进行结构施工阶段及结构使用阶段的内力、变形和体系稳定分析。在大量计算和分析基础上,对结构几何体系和构件进行了优化设计。在设计中运用单元逐次激活技术,模拟预应力张拉施工过程,并考虑施工临时脚手架刚度的影响进行施工模拟分析。对于索撑节点采用三维实体有限元分析方法,运用接触分析技术,计算索撑节点预应力摩擦损失,并结合施工监测,确定预应力损失值;采用非线性弹簧系统,模拟索撑节点预应力损失并研究了其对整体结构的影响。

基于性能的大跨度钢结构设计研究

大跨度钢结构从体系到构件再到节点的破坏形态均可归结为大变形失稳,其安全控制指标包括承载力和变形能力两个方面,国内现行钢结构及相关设计规范对大跨度钢结构体系与节点的性能安全控制指标缺乏系统规定。从大跨度钢结构工程设计实践出发并结合试验研究,通过考虑几何非线性、材料非线性的计算分析,得到体系、构件、节点的荷载-应力、荷载-应变、荷载-位移全过程曲线,对基于延性的承载力与变形能力进行分析研究,提出大跨度钢结构体系与节点的弹性、弹塑性承载力、变形能力控制指标,以及基于性能的大跨度钢结构设计方法。

梅江会展中心张弦桁架抗连续倒塌分析

通过对天津梅江会展中心张弦桁架移除关键构件后的残余结构的承载力分析,得到张弦结构的支座、边索和边跨桁架支座处下弦杆等关键构件的破坏对结构承载力影响最大;为了模拟杆件失效前静力荷载产生的初始变形对结构连续倒塌的影响,采用考虑初始变形的全动力等效荷载瞬时卸载法模拟杆件失效。对支座、边索和边跨桁架支座处下弦杆失效进行连续倒塌动力分析,研究了纵向联系桁架对张弦结构抗连续倒塌的作用,得到平面张弦桁架通过纵向联系桁架组装成一整体,其整体性随着纵向联系构件抗弯刚度的增大而提高,共同作用效果明显。在此基础上,利用山墙的抗风柱,将边跨张弦桁架改变为多支点支承的普通桁架,设计时该抗风柱不仅承担水平风荷载,还承担竖向荷载,从而提高结构的抗连续倒塌能力。并根据该工程的特点提出集桁架支座、张拉端(锚固端)和桁架下弦管于一体的铸钢节点构造,不仅满足建筑要求,还使得该处节点承载力大大加强,可供相关工程参考。

多层大悬挑钢结构施工全过程仿真分析研究

内蒙古伊旗全民健身体育中心工程上部结构采用多层大悬挑结构。大悬挑桁架根部应力高度集中,是结构的关键部位;位于悬挑桁架上弦处的楼板受拉、下弦处的楼板受压,楼板浇筑时机对结构体系受力、楼板本身受力状态有非常大的影响。采用Midas/Gen软件建立有限元模型,通过单元的"激活"与"钝化"建立施工过程的力学模型,对主体结构的施工安装过程、楼板刚度形成次序及关键构件安装次序进行计算模拟,分析了施工过程中结构内力变化及变形,得到了最佳施工安装方案。该方案在临时支撑部分卸载后安装悬挑根部构件,使关键构件内力得到优化,有效解决悬挑根部应力集中问题;在临时支撑完全卸载后浇筑桁架上弦处楼板,有效地减小了位于桁架上弦处混凝土楼板的拉力。

空间结构节点设计研究进展与实践

结合近年来国内外空间结构节点设计研究的进展、GB 50017—2003《钢结构设计规范》修订工作以及作者的工程实践,对空间结构中的螺栓球与焊接球节点、圆钢管与方钢管相贯节点、高强螺栓连接板节点、铸钢节点、球形钢支座、板式橡胶支座、向心关节轴承支座、连桥支座等的研究进展进行了较为全面回顾。对空间结构节点形式选择要点、节点设计的基本原则、各类节点对钢材性能的要求进行了探讨,对节点刚度、节点重量的估计方法、节点加工制作工艺与质量控制要点进行了分析。对各类节点设计中存在的问题以及相应的改进措施进行了阐述,并给出了有代表性的节点计算分析与工程应用实例。最后,对空间结构节点设计与研究未来的发展方向进行了展望。