单层叉筒网壳静力与稳定性研究

为适应作为封闭巨型网格结构大网格的子结构的需要,采用考虑几何非线性的有限元方法,首先对不同矢跨比与起坡度条件下的脊线型叉筒网壳结构进行了稳定性分析,包括失稳模态、极限载荷、屈曲全过程及一系列参数分析;然后分析了不同起坡度条件下结构的静力性能.研究发现:叉筒网壳是一种柔韧性非常好的结构,不会发生跳跃式的脆性失稳;矢跨比为1/6时的稳定性最好,对底面起坡不敏感,是作为封闭巨型结构大网格的子结构的最优矢跨比.

局部双层叉筒网壳的非线性和线性分析

叉筒网壳由圆柱面网壳交贯而成,局部双层叉筒网壳是介于双层叉筒网壳和单层叉筒网壳之间的网壳结构形式.本文首先提出了三种局部双层网壳的构成方式,继而针对局部双层叉筒网壳的布局特点,对其进行了非线性、线性、刚接、铰接等多种计算模型的比较分析,揭示了双层区域的线性性质和单层区域的非线性性质,进而有的放矢地提出了“非线性-线性联合”这种适合局部双层网壳分析的合理、准确、高效的方法.

叉筒网壳的建筑造型、结构形式与支承方式

圆柱面交贯是曲面造型的常用和有效手段，它利用圆柱面这种一般用来覆盖方形、长方形平面的单曲曲面，构造出以多边形为边界的空间，从而达到球面、椭圆抛物面等双曲曲面的空间效果。叉筒单元可方便地进行组合，能够创造出变换无穷的建筑造型。本文讨论了叉筒网壳的建筑造型方法和空间特点、结构布置形式、结构支承方式等方面的内容。

单层脊线式叉筒网壳结构性能研究

对一组圆柱面网壳交叉组合形成的新型网壳结构———叉筒网壳中的单层脊线式叉筒网壳的结构性能进行了系统研究.运用有限元方法分析了该结构在对称与非对称荷载作用下的静力性能,并着重讨论了矢跨比、荷载工况、边界条件和几何初始缺陷对结构非线性稳定性能的影响.研究了不同矢跨比和不同屋面荷载作用下的结构自振特性,并比较了不同矢跨比结构在地震作用下的水平地震内力和竖向地震内力.研究结果表明,单层脊线式叉筒网壳受力性能良好,非对称荷载对结构性能的影响不大;矢跨比对结构的稳定极限荷载和动力性能影响较大;随几何初始缺陷的增大,结构稳定极限荷载平缓降低.

单层倒悬链型叉筒网壳静力与稳定性研究

针对以倒悬链线作为交叉柱面准线的单层倒悬链型叉筒网壳,对其常见网格形式结构的静力与稳定性进行比较,得到了结构最佳网格形式.在此基础上,将单层倒悬链型叉筒网壳与圆弧型叉筒网壳进行了静力性能与稳定承载力对比,研究了倒悬链型叉筒网壳的稳定性,包括屈曲模态及杆件截面尺寸、结构几何缺陷、荷载不对称分布与支座约束形式等对结构极限承载力的影响.结果表明,单层倒悬链型叉筒网壳三角形网格形式结构性能最佳;该结构相比圆弧型叉筒网壳具有明显的优越性;初始缺陷对结构稳定性影响较为显著,计算时应考虑1/300跨度的初始缺陷峰值;结构对不对称荷载作用较为敏感;矢跨比为0.50时,网壳的稳定性最好,为最优矢跨比.

刚度对单层叉筒网壳结构的几何非线性稳定的影响

本研究利用非线性有限元方法,对4点支承的单层柱面叉筒网壳进行几何非线性稳定全过程分析。通过配置不同截面杆件以改变结构的刚度,对比分析了结构刚度不同时的静力稳定临界荷载和失稳区域。分析得出结构的主肋刚度越大静力稳定性不一定越好,单层叉筒网壳结构的主肋杆件与其它杆件应合理匹配。

单层叉筒网壳结构的几何非线性稳定矢跨比优化

本研究利用非线性有限元方法,对4点支承的柱面单层叉筒网壳的几何非线性稳定全过程进行分析。通过对不同矢跨比网壳的失稳前后全过程曲线的对比分析,研究了矢跨比对该种网壳结构稳定性的影响,并得出了较优矢跨比。

单层叉筒网壳的预应力研究

对拉索预应力单层叉筒网壳的非线性分析方法进行了深入的研究,采用有初始应变的拉索单元来引入预应力,可方便地进行预应力结构的非线性分析,拉索单元始终包含在结构模型中,分析准确而高效.本文提出了初始应变分析法与预应力结构的张拉锚固和使用各阶段的对应关系,即将预应力张拉锚固施工作为非线性分析的第一增量步处理,从而实现了连续的非线性分析.应用初始应变分析法,探讨了设置于支座间的预应力拉索和辐射状预应力拉索对单层叉筒网壳结构的作用.

单层叉筒网壳结构的网格形式与受力特性

叉筒网壳是由圆柱面网壳交贯而成的新型网壳结构,有谷线式(“帽檐”式)和脊线式(“瓜瓣”式)两类曲面,两类曲面可根据柱面网壳的杆件布置方式形成各种网格形式.本文首先对各种网格形式的单层叉筒网壳的内力与变形进行比较,继而选取三角形网格Ⅰ型进行了详细的参数分析和几何非线性分析,总结了单层叉筒网壳的受力特性.

复杂形体大跨叉筒网壳结构的风场风载模拟

风荷载是大跨度网壳结构设计的控制荷载。但网壳结构造型日趋复杂,致使结构表面的风压和风载体形系数的确定愈加困难。本文针对典型的复杂体型多向叉筒网壳结构,采用数值风洞技术研究结构表面的风压分布和风载体型系数,分析交叉柱筒的数量、交叉柱筒曲率、矢高比、下部开敞或封闭等不同工况对风压分布和风载体型系数的影响。根据节点风载体型系数划分子区域,利用加权平均法计算各子区域的平均风载体型系数,进而为大跨度复杂体型网壳结构的抗风设计提供依据。

谷线式叉筒网壳参数化设计及受力性能分析

谷线式叉筒网壳曲面造型流畅,内部空间美观,克服了传统柱面网壳建筑外形单一的缺点。文章根据其结构特点,应用APDL(Ansys Parametric Design Language)参数化设计语言,研制了5种基本形式的单层谷线式叉筒网壳参数化设计宏程序,实现了给定结构跨度、矢高、谷线数及径向节点圈数等参数下,5种结构形式的参数化设计;并应用Ansys软件对其进行了95种工况的受力性能比对分析。结果表明:同等工况下,5种形式结构中,三向网格型结构形式和受力性能最为合理,故实际工程设计时应优先选用;而联方型结构最大位移和最不利应力始终为5种结构中最不理想的,结构最不利应力易超过结构许用应力值;单层谷线式叉筒网壳适用于中小跨度S≤65 m、低矢高f<d的建筑结构。

弦支叉筒网壳结构性能分析及模型制作

文章首先介绍了一种新型大跨空间结构--弦支叉筒网壳,弦支叉筒网壳是在传统的叉筒网壳基础上,将造型独特、受力性能良好的刚性叉筒网壳与柔性索杆体系结合,形成一种刚柔性组合空间结构。文章以投影为正六边形的弦支叉筒结构为代表,结合实物模型分析了该结构的特点,运用ANSYS对计算模型进行预应力设计和静力性能分析,并设计制作了若干缩尺模型,验证了该体系的可行性与合理性。

单层谷线式叉筒网壳静、动力性能分析

运用ansys对点支承多向单层谷线式叉筒网壳结构进行系统的静、动力性能分析,结果表明:单层谷线式叉筒网壳静力性能良好,矢高对结构静力性能影响明显,环向区域份数、径向节点圈数对结构静力性能影响较复杂;结构自振频率分布和振型有很强的规律性,结构基频对跨度较敏感;结构抗震性能好,结构环向区域份数对结构震后最大位移影响较大。

新型索承叉筒网壳的构形、分类与受力特性研究

叉筒网壳是一种由若干组圆柱面网壳相贯得到的空间结构,具有独特的建筑造型与受力性能.由于其传力路径简捷,主要集中于脊线或谷线,对边界约束要求较高,一定程度限制了其应用和发展.本文提出了一种新型索承叉筒网壳结构,并给出了三种不同的分类方法,较全面地概括了索承叉筒网壳结构的形体和种类,并提出了将索承叉筒网壳作为结构单元进行组合,构建大面积结构的设想.最后,以十二边形谷线式弦支叉筒网壳为例与叉筒网壳对比,并进行了参数分析,结果表明索承叉筒网壳结构静力性能得到较大的改善.