折板式网壳结构的抗震及减震研究

采用振型分解反应谱法对折板式网壳结构的动内力作了分析 ,计算了结构厚度、坡度等参数对动内力的影响 ,另外对用振型分解反应谱法和时程分析法计算的结构动内力作了比较 .最后 ,探讨了采用粘弹性支座对四肢腿折板式网壳结构的减震效果 .

折板式网壳结构的静力性能和动力性能

对折板式网壳结构的静动力性能作了较深入的研究 ,分析了网壳随厚度、坡度变化下结构的静力、自振特性以及动力响应性能 ,得出了一些有价值的结论 .

折板式网壳结构的减震控制

本文在已有研究成果的基础上，从设置粘弹性支座和粘滞阻尼器两方面对折板式网壳结构进行减震分析：通过分析，该结构在分别设置粘弹性减震支座和粘滞阻尼器后，在地震作用下，杆件的动内力幅值均有明显减小。

混凝土人字形折板式网壳结构的弹性稳定分析

弹性稳定是结构非线性分析时考虑缺陷影响的基础。对混凝土人字形折板式网壳结构基于对称性作简化分析,导得结构弹性失稳临界荷载计算的超越方程并给出临界荷载-肋梁刚度比曲线。采用有限元方法计算结构的失稳荷载,给出了低阶失稳模态;并考虑边梁、脊线和肋刚度及矢跨比的影响计算弹性失稳临界荷载,上述刚度改变通过调整构件截面高度实现。结果表明:结构的低阶弹性失稳模态关于脊线对称,其中一阶模态为半波反对称变形;矢跨比是影响弹性失稳临界荷载的重要因素,建议矢跨比不低于1/6;增大边梁的截面高度并不能有效提高其抗扭刚度,因此不能显著影响弹性失稳临界荷载;脊线刚度对弹性失稳临界荷载的影响较小;肋刚度的增加可以大幅度提高结构弹性失稳临界荷载。

折板式网壳的结构形式与自振特性分析

折板式网壳属于一种比较独特的空间结构形式,它综合了折板、网架和壳体的优点,受力性能良好,建筑造型优美,施工制作方便,具有较大的发展潜力。在此,研究了折板式网壳的结构形式,自振特性和矢高等因素对结构动力特性的影响。

折板式网壳结构的动力性能分析

折板式网壳结构是一种优良的空间结构,其静力性能和经济性均优于普通网架,而且建筑造型优美,形式丰富。本文采用振型分解反应谱法和时程分析法对折板式网壳结构的动内力作了研究,计算分析了结构厚度、坡度等参数对动内力的影响。通过计算表明,折板式网壳的动内力仅为相应网壳的二分之一,动内力的分布规律也有别于一般网架。除个别杆件外,折板式网壳杆件的动静内力之比约为10%。此外,采用反应谱法与时程法两者计算结果基本一致。本文计算结果可供工程设计时参考。

混凝土折板式拟扁网壳的自振特性参数分析

混凝土折板式拟扁网壳由密肋平板汇交组成，本文在四点支承条件下对其应用空间梁单元和板壳单元建立有限元模型，采用子空间迭代法求解结构振型及对应自振频率，在自振特性分析基础上，讨论了矢跨比、网格划分频数、脊线刚度、密肋梁刚度及边梁刚度等因素对结构自振频率的影响。算例分析表明：结构频谱分布具有密集性及跳跃性特点，低阶振型以脊线为振动节线，边缘桁架的面外刚度对振型影响较大；矢跨比的改变对基频的影响较小，过大的矢跨比将削弱边缘桁架的面外刚度，建议结构矢跨比不低于1／6；网格划分频数对基频的影响不显著，结构的密肋板可按普通平板楼盖划分网格；结构基频随脊线刚度的增加近似呈线性增加，建议脊线截面高度取屋盖跨度的1／50～1／30；提高密肋梁刚度有利于增加屋盖整体刚度，建议密肋梁截面高度取屋盖跨度的1／60～1／35；边梁截面高度可按脊线截面高度确定，但应注意边缘桁架面外刚度对结构动力特性的影响。

混凝土折板式拱网壳动力特性的参数化分析

折板式拱网壳是由V形折板拱壳网格化而得的新型混凝土空间网格结构,本文采用有限元方法分析纵向两端开敞结构的动力特性,并了解结构整体刚度的主要影响因素。结果表明:屋盖的低阶振型以竖向振动为主,刚度薄弱位置出现在开敞处,因此横向矢高对结构整体刚度的影响较小,而V形密肋折板拱自身的矢高对结构整体刚度的影响较大;横向脊(谷)线拱作为屋盖的主要传力结构,增强其刚度可以明显提高结构的整体刚度;纵向脊线是结构的振动节线,其刚度变化对结构整体刚度影响不大;空腹桁架上弦作为V形密肋折板拱的拱脚边缘支承结构,提高其刚度几乎不改变屋盖结构的整体刚度;提高密肋梁的刚度会同时增大结构质量,因此密肋梁的刚度改变几乎不影响结构基频;由于有限元模型中屋面板中面与梁中面重合,板厚改变不影响结构的基频,屋面板可作为结构的刚度储备。

混凝土折板式拟球面网壳的弹性稳定分析

混凝土折板式拟球面网壳是通过在球面上切割平面后再网格化而成,结构由密肋平板在脊线处交汇组成,本文采用有限元方法分析其弹性稳定性能,并讨论主脊线、副脊线、密肋梁、支座环梁等的抗弯刚度以及矢跨比、屋面板厚度等因素对其临界荷载的影响。结果表明:结构的低阶失稳模态关于主脊线对称,靠近支座环梁的密肋平板刚度相对较弱;矢跨比是影响结构临界荷载的重要因素,且不宜低于1/8;主脊线是结构低阶失稳模态的节线,其抗弯刚度对结构临界荷载的影响较小;提高副脊线的抗弯刚度可以有效增大结构的临界荷载;支座环梁抗弯刚度的增加对临界荷载的影响较小,其截面高度可按自身跨度的1/12;密肋梁的抗弯刚度对结构临界荷载的影响较大,提高密肋梁的截面高度有利于增强结构抵抗失稳的能力;屋面板的厚度改变对结构临界荷载的影响较小。

混凝土折板式拟球面网壳的静力性能分析

混凝土折板式拟球面网壳是通过面切割球壳再网格化而形成,结构由密肋平板在脊线处相交构成。本文采用有限元法分析了其静力特性,讨论结构内力和变形的分布规律。结果表明:结构受力类似于壳体结构,呈现出偏心受压的受力特性,并且具有明显的单向传力性质。支座环梁应按双向偏心构件进行设计;脊梁作为结构主要的受力构件,对结构承载力起着重要作用;不宜采用过大的密肋梁截面和板厚以增加自重。

新型折板式空腹拟扁网壳的静力性能研究

折板式空腹拟扁网壳是结合空腹夹层板和折板网壳的力学优势形成的一种新型结构.为了研究结构在静力作用下的力学性能,基于有限元软件ANSYS对结构的内力及变形情况进行分析.结果表明结构的整体刚度很好;结构整体承受压力作用,下弦梁主要承受拉力作用.对结构矢跨比和构件刚度进行参数化分析,结果表明:矢跨比是影响结构整体刚度的主要因素,矢跨比和整体刚度呈线性相关关系,建议在实际工程中矢跨比取1/5;边梁刚度和屋面板厚度变化对结构的变形和内力分布也会产生较大影响,建议边梁截面高度取结构跨度的1/40~1/55,截面宽度取边梁截面高度的1/2.5~1/1.5;脊梁、弦梁的刚度变化对结构的内力和变形影响较小,实际工程中满足构造要求即可.

混凝土锥面密肋网壳与下部结构共同工作动力特性分析

混凝土折板式密肋锥面网壳是由相等的三角形密肋平板分割圆锥面而形成的新型网壳结构。为研究结构动力特性,采用了子空间迭代法计算结构自振频率和及其振型。结果表明:整体结构自振频率分布较为密集,且振型以平动和水平扭转耦合振型为主;矢跨比的改变对结构基频影响较为明显,建议矢跨比的选取不宜低于1/6;边梁、密肋梁和屋面板厚刚度的增大,对提高结构刚度的效果均不明显。

拟柱面密肋网壳弹性稳定性研究

混凝土折板式拟柱面密肋网壳是通过折叠密肋平板汇交形成的新型混凝土空间网格结构。本文基于有限元法研究结构的弹性稳定,求得了结构的弹性失稳屈曲荷载,并且也研究了结构的失稳特点。对折板式拟柱面密肋网壳进行参数化弹性稳定研究,讨论了矢跨比、脊线刚度、边梁刚度对结构临界荷载的影响。通过对结构临界荷载的参数化研究,为这种新型混凝土空间网格结构提供工程应用提供参考意见。

混凝土折板式拟球面网壳的几何非线性分析

混凝土折板式拟球面网壳是通过面切割球壳再网格化而成.混凝土折算厚度较小,稳定问题可能成为工程应用的控制因素.采用有限元法进行几何非线性全过程分析,讨论了主要参数对非线性稳定性的影响,并拟合临界承载力公式.结果表明:非线性屈曲为跃越屈曲并在密肋平板形成薄弱区,结构的屈曲位移约为跨度的1/47;结构的矢跨比应控制在1/7.5~1/5之间,提高矢跨比可增大结构的刚度;支座环梁刚度对结构非线性稳定性的影响很小,建议支座环梁高度不小于跨度的1/60;脊梁刚度对临界荷载影响较大;不宜采用过大的密肋梁刚度以避免过多增加结构自重,密肋梁截面高度宜控制在跨度的1/240~1/120之间;与密肋梁类似,不建议采用过厚的屋面板;初始几何缺陷会导致结构临界荷载减小,结构的最大初始缺陷可按跨度的1/300采用.本文拟合的非线性临界荷载近似计算公式可用于估计结构的几何非线性稳定承载力.

混凝土折板式密肋拟扁壳的静力性能分析

混凝土折板式密肋壳是由若干块密肋平板在脊(谷)线处交汇而成的新型空间结构,本文以其中的折板式密肋拟扁壳为研究对象,考虑结构矢跨比、脊线刚度、边缘桁架上弦刚度和密肋梁刚度影响,在点支承条件下采用有限元法进行竖向荷载作用下的静力性能分析。结果表明:密肋平板在屋盖中具有拱效应,边缘桁架上弦是屋盖的主要传力构件;屋盖整体刚度随矢跨比提高而增加,过低的矢跨比会增大结构轴力,并显著增加边缘桁架上、下弦的弯矩,建议矢跨比不宜小于1/6;脊线刚度改变几乎不影响结构静力性能,脊线截面高度可取屋盖跨度的1/50~1/30;增大密肋梁刚度能明显提高结构整体刚度,改善脊线和边缘桁架的内力分布,密肋梁截面高度可按结构跨度的1/60~1/35确定;边缘桁架上弦刚度对结构整体刚度和密肋平板内力的影响较小,其截面高度可与脊线截面高度相同。

广州歌剧院钢结构设计

广州歌剧院钢结构是近年来大型异形钢结构的代表。歌剧院由2个外表极为不规则的单体组成,其外表由大小不一的三角面拼成,依靠外围护钢结构包出其轮廓,内部为混凝土结构。钢结构采用折板式单层网壳,网壳下设支点支于内部混凝土上。为保证单层网壳的节点刚度,棱线相交处设计为铸钢节点,其他为相贯节点。介绍了广州歌剧院钢结构部分的设计,包括钢结构的方案设计、优化工作、线性静力分析、承载能力验算和几何非线性分析,并用典型铸钢节点的实体有限元计算结果证明了铸钢节点力学设计的合理性。

广州大剧院亮点

钢结构施工难度不亚于“鸟巢” “大石头”共有64个面，41个转角和104条棱线，“小石头”也有37个面、18个转角和54条棱线。由于北京的“鸟巢”——国家体育场的外形起码有四分之一是对称的，大剧院却没有一个节点相同、呈非几何形体，因此需要克服比“鸟巢”还难的施工关。