一种索穹顶结构初始预应力分布确定的新方法——预载回弹法

对索穹顶结构初始预应力分布的确定进行了研究,提出一种新方法—预载回弹法。该方法首先对索穹顶施加一个预设荷载,提取有利于抵抗预设荷载的内力分布。将该组内力作为预应力施加至结构上,并撤除预载,使结构回弹,通过两阶段变弹性模量迭代计算,收敛后可获得索穹顶结构的整体可行预应力分布。该方法通过施加对称荷载,即可自动实现单元的分组,便于整体可行预应力的判定,并可直接获得多自应力模态结构的优化初始预应力分布。通过算例证明预载回弹法具有很高的精度、较快的收敛速度,求得的整体可行预应力分布直接适用于实际工程应用。

弦支穹顶结构预应力优化方法

初始预应力的分布方式是影响弦支穹顶结构整体性能的关键。以预应力平衡态下,弦支穹顶结构竖向撑杆的内力能最大程度地抵消其上节点的等效节点荷载为优化目标来确定结构的初始预应力。采用APDL语言在通用有限元软件ANSYS中实现该优化过程,通过改变环向拉索的初始预张力来调整预应力平衡态下撑杆的内力,经过反复迭代实现优化目标。优化算例的结果表明,该优化方法迭代计算效率高、优化效果好、概念清晰、易于实现,具有良好的应用前景。

Levy型索穹顶考虑自重的初始预应力简捷计算法

将索杆及节点自重转化为等效节点荷载,提出了圆形平面Levy型索穹顶考虑自重的初始预应力分布简捷计算法。该方法从节点平衡关系入手,推导了不设内环和设内环的Levy型索穹顶考虑自重的初始预应力分布公式。比较了相同中心压杆预应力水平时,索穹顶考虑自重与理想初始预应力分布的差异,以及理想初始预应力分布的索穹顶结构体系在自重荷载下的节点位移。计算结果表明:索穹顶初始预应力考虑自重后,内圈脊索和内圈环索内力降低,其余杆件内力增加。理想初始预应力分布的索穹顶结构体系在自重荷载下节点位移较大,较大偏离了建筑师的设计外形。最后给出了索穹顶考虑自重的初始预应力分布设计流程。

大跨度环形索桁结构体系的找形

讨论了大跨度环形索桁结构体系初始预应力分布的一般求解方法,并利用奇异值分解法进行了几个典型结构的算例分析.对于环索水平的情况,本文分析了桅杆之间的自平衡内力关系,给出了它们之间的关系公式,并绘制了相关曲线,这对于此类结构的找形以及结构选型具有重要意义.

奇异值分解法在索穹顶结构设计中的应用

以某索穹顶工程为背景,介绍了平衡矩阵奇异值分解法的理论及其在确定索杆体系初始预应力分布中的应用。并指出当采用平衡矩阵奇异值分解法求解索穹顶结构的整体自应力模态时,对杆受压、索受拉的杆件正确分组是能否得到满足整体平衡的初始预应力分布的关键。采用以上方法得到初始预应力分布后,即可对索穹顶结构进行非线性有限元分析,求得各荷载态下结构的受力性能,反复迭代多次得到整体结构几何稳定的最终预应力分布。