伞形膜结构风压和风振模拟与分析

针对工程常见的八角伞形膜结构,基于ADINA软件开展结构表面风压和结构风振响应的数值模拟,分析结构风致位移响应、速度响应、加速度响应、等效应力等关键风效应,研究膜结构的矢跨比、风向角、膜初始预张力、膜帽处开敞与封闭情形等关键参数对表面风压和结构风振的影响规律,揭示了此类膜结构风振规律和结构风压系数.研究成果可为此类结构的抗风设计计算提供参考.

带飞杆的伞形膜结构找形分析

带飞杆的伞形膜结构是设计中经常采用的一种结构形式,其设计的难点在于必须将结构中的飞杆、拉索等弹性构件与膜结构一起进行联合找形,否则无法准确得到找形形状以及构件的内力。通过自编的程序对这一特定的结构形式进行了分析并得出一些规律性的结论。

伞形膜结构的索长误差敏感性分析

为了研究索长误差对膜结构初始形态的影响,采用非线性有限元法,通过给索施加温度作用模拟索长的制作误差,对伞形膜结构进行了索长误差敏感性分析,其中初始形态包括初始几何形状、膜面初始预应力、索初始预拉力及初始支座反力。分析结果表明:索长误差绝对值对初始几何形状、初始膜面应力、初始索力及初始支座反力的影响均基本成线性关系,也就是影响敏感度为1。分析结论可以为进一步完善膜结构技术规程中的相关规定提供基础材料和依据。

伞形膜结构风荷载分布特性的数值模拟研究

本文运用CFD技术进行了伞形膜结构刚性模型绕流风场的数值模拟,分析了其表面风荷载分布特性。数值模拟依托CFX软件平台,基于雷诺平均模拟(RANS)方法进行。文中利用CFD数值模拟技术可较方便变化各种参数、能同时提供开敞式膜结构的上、下表面风压分布等优势,分析了风向角、矢跨比对伞形膜面风荷载分布的影响,总结了其风压分布规律,并给出了相应的膜面风压系数分布图供工程设计参考。

采用量子粒子群优化算法的风荷载作用下伞形膜结构形态优化设计

为获取具有最优性能的张拉膜结构的形态,基于量子粒子群优化算法,开展伞形膜结构在风荷载作用下的形态优化设计.以矢跨比和脊索拉力作为优化变量,将应变能、应力波动系数和最大支座反力作为优化目标建立多目标优化模型.通过分配系数法构造适应度函数,并以适应度函数为评价标准进行优化计算;然后,通过与粒子群优化算法优化结果的比较,证明量子粒子群优化算法的有效性和优越性.结果表明:风荷载作用下的最优伞形膜结构形态的脊索拉力、膜预应力和跨度之间的比值系数约为0.77,最优结构矢跨比为0.33~0.41,最优值主要集中在0.35左右.

伞形组合膜结构风荷载分布特性分析

膜结构对风荷载极为敏感,抗风设计在膜结构设计中成为至关重要的环节。本文针对常见的双伞和四伞组合膜结构进行风压分布特性分析,研究组合膜结构的风压分布规律。首先对某实际膜结构罩棚进行数值模拟和风洞试验,通过对比所得数据,验证了数值模拟方法是可靠的;其次采用SST k-ω模型,对伞形组合膜结构周围绕流风场做数值分析,探究在风荷载作用下伞形组合膜结构表面风压分布特性。研究发现,组合膜结构的正压区位置在风向角不同时有差别,在设计时应注意风向角对组合膜结构膜面风压正负分区的影响及角点部位的膜面处理,并给出风荷载体型系数取值建议。