索膜结构找形方法研究进展

国内外大跨空间结构大多为采用索和膜的结构体系,而索膜结构作为一种新型柔性建筑结构,结构有了预应力的施加,才能形成具有一定刚度的初始形态,并能承受外部荷载,因此找形分析是这类柔性建筑结构的整个设计过程中的关键步骤之一。因此,本文对国内外索膜结构的找形方法总结整理,介绍各种方法的起源、应用以及发展创新情况,发现力密度法、动力松弛法和非线性有限元法是目前广泛用于索膜结构的找形方法。这三种方法都有优缺点,针对传统找形方法的缺点,不少学者进行了改进优化及创新。有的学者将几种方法进行结合,以弥补彼此的缺点;有的学者将在传统找形方法的基础上引入算法,得到更为精确地找形结果。

预应力条形钢拉板索穹顶及施工全过程分析

为了解决刚性屋面应用于常规索穹顶结构连接构造复杂的问题,提出了一种新型预应力钢拉板索穹顶结构.结合条形钢拉板的特点,基于非线性动力有限元法,提出了通过建立预分析模型确定初始形态的正施工过程分析方法.在无锡新区科技交流中心屋盖结构的基础上,设计了新型预应力钢拉板索穹顶结构模型,进行了无支架提升牵引施工全过程分析.结果表明:钢拉板索穹顶结构位形在建造过程中经历了悬垂状态、调整状态和刚化状态;提升索和牵引索的拉力在钢拉板外端点接近外支座时会有较大提高;条形钢拉板在整个施工过程中均保持弹性状态,且最终位形与索杆单元模拟的脊索位形相差不大,证明了新型预应力钢拉板索穹顶结构的可行性.

索桁架固定千斤顶斜向牵引整体提升的无支架施工技术及全过程分析

索桁架固定千斤顶斜向牵引整体提升的无支架施工方法,利用固定在上弦锚固节点处的提升千斤顶,通过斜向牵引上弦索来整体提升在地面低空组装的索杆系,最后通过张拉下弦索使结构成型。该方法高空作业少,节省搭设支架的费用和工期,实现工装轻型化,提高施工效率。乐清体育场挑篷为月牙形非封闭索桁架结构,采用该方法施工,并采用基于非线性动力有限元的索杆系静力平衡态找形分析方法,进行结构自质量初始态、提升牵引和张拉全过程分析及扰动稳定分析。研究结果表明:结构自质量对弦索索力影响较大,可增大上弦索力和减小下弦索力,但对环索索力影响小;在提升牵引阶段位形变化大,上弦索和环索构成主承力构件,下弦索处于松垂悬挂状态;在下弦索张拉阶段,弦索和环索的索力逐渐增加,结构刚化成型;最外侧上、下弦钢拉杆在施工过程中内力变化剧烈,应验算其承载力;上、下弦交叉的索桁架,压杆容易出现平面外过大位移甚至翻转,此在牵引提升起始时最为不利,可在压杆顶部设置稳定工装索,保证位形几何稳定。

低层冷弯薄壁型钢龙骨体系房屋抗震性能有限元分析

采取从组件到整体结构的分析方法,对一栋两层冷弯薄壁型钢龙骨体系房屋振动台试验足尺模型的抗震性能进行非线性动力分析研究。利用自攻螺钉连接的恢复力模型和精细化的剪力墙数值模型,得到房屋模型中各剪力墙的恢复力特性,建立带非线性弹簧支撑的简化剪力墙宏观模型。结合各剪力墙的恢复力特性,采用刚性横隔板的假定,确立冷弯薄壁型钢低层龙骨体系房屋结构的动力分析数值模型。分析结果表明:非线性动力分析所得整体结构的动力反应与试验结果吻合较好。在此基础上,通过对结构阻尼比的参数分析,并与房屋整体模型的振动台试验结果的比较,得到结构阻尼比的合理取值范围;最后讨论了线性动力分析对该体系房屋抗震性能分析的适用性,可供工程应用参考。