新型拉索—单层柱面网壳结构屈曲荷载分析

新型拉索-单层柱面网壳结构是一种新型预应力空间结构.利用有限元分析软件AN-SYS建立该新型结构的组合有限元模型,进行特征值屈曲分析和考虑初始缺陷的非线性屈曲分析,较系统地研究了在不同的矢跨比、跨度、预应力、索断面面积、撑杆长度等因素下结构屈曲荷载的变化规律,结果显示这种新型预应力网壳结构比单层柱面网壳结构的稳定承载力有较大程度的提高.

桩-土-结构相互作用下新型抗拔摩擦摆支座对单层柱面网壳结构地震响应的影响

基于设计提出的铜基面抗拔摩擦摆支座（FPB）试验研究和数值模拟,将铜基面抗拔摩擦摆支座以双线性模型简化,并结合桩-土-结构相互作用（PSSI）、黏弹性人工边界相关理论,采用整体有限元法建立桩-土-结构相互作用的隔震（PSSII）单层柱面网壳结构模型,研究桩-土-结构相互作用下铜基面抗拔摩擦摆支座对网壳结构地震响应的影响及地震波输入的空间效应问题。研究结果表明：铜基面抗拔摩擦摆支座使桩-土-结构作用下的网壳结构的节点加速度峰值衰减50%~60%,网壳杆件的内力衰减50%~80%,地震波频谱特性对抗拔摩擦摆支座的隔震效应有着不可忽略的影响;PSSII体系网壳节点加速度最大值未必在地震波垂直入射时最大,入射角度45°~60°是一重要的考虑区间;当地震波入射角度为55°~80°时,在进行抗震计算时可按国家标准规定进行地震波输入,当不在此范围时,不宜按照规范规定进行地震波输入,应考虑地震波的空间效应。

新型拉索—单层柱面网壳结构的稳定性和参数分析

为了确定新型拉索—单层柱面网壳结构从稳定平衡状态变为不稳定平衡状态的临界荷载和屈曲后性态,利用有限元分析软件ANSYS建立梁单元、杆单元和索单元的组合有限元模型,采用弧长法对新型拉索—单层柱面网壳结构在不同荷载工况下初始缺陷的非线性屈曲进行了弹性大挠度跟踪分析。通过改变结构参数、几何参数等因素,较深入地研究了该新型结构的非线性稳定性能。

土-结构相互作用下单层柱面网壳振动台试验及数值分析

基于设计长度×宽度×高度为7.7 m×3.2 m×1.2 m的模型箱,以长度×跨度为1.8 m×1.8 m的单层柱面网壳为研究对象,设计实现土-独立基础-单层柱面网壳结构振动台试验,研究不同地震波输入下土-独立基础-单层柱面网壳结构体系地震响应的规律,同时采用整体有限元法建立振动台试验的有限元模型,与试验结果进行对比分析。研究结果表明:考虑土-结构相互作用时,土-独立基础-单层柱面网壳结构体系的试验结果与模拟结果变化规律基本一致,土-结构相互作用下基础底部的加速度峰值响应较自由场加速度峰值响应增大;土体与基础之间滑移和提离现象及模型箱的刚度是影响试验结果与模拟结果差距的主要因素,尤其是随着振动次数增多,土体与基础之间的非线性接触更加显著;地震波频谱特性是影响土-独立基础-单层柱面网壳结构体系地震响应的重要因素,在试验设计时应当尽量避开结构体系与地震波主频一致而发生共振现象,否则造成试验结果失真。

新型预应力单层柱面网壳的静力特性和参数分析

利用大型有限元软件ANSYS建立了新型预应力单层柱面网壳结构的有限元模型,分析了特定初始参数下新型预应力单层柱面网壳结构在不同竖向荷载工况作用下矢跨比、撑杆高度等结构参数的变化对结构静力特性的影响,较深入地研究了结构大节点位移和大应力的变化规律,以供参考。

地震波斜入射下土-单层柱面网壳结构振动台试验研究

现阶段有关地震波斜入射下大跨空间网格结构地震响应的试验研究未见报道.基于设计的7.7m×3.2m×1.2m大型刚性模型箱和1.8m×1.8m的单层柱面网壳结构,并实测土体参数,通过4台阵体系设计实现自由场振动台试验和土-单层柱面网壳结构振动台试验.通过自由场振动台试验结果与数值模拟结果的对比验证了试验设计的正确性,并研究了土-单层柱面网壳结构体系的地震响应.试验结果表明：土-结构相互作用下网壳屋盖的地震响应随着地震波入射角度的增大呈现明显的非线性变化,当以30°~60°角度输入时,网壳地震响应剧烈;不同地震波输入下,网壳柱底两个水平方向加速度最大值比值在1∶0.3~1∶3之间.进行抗震计算时,柱底两水平方向的加速度输入比例与地震波的入射角度有关,宜考虑地震波斜入射的空间效应.

索拱桁架-单层网壳复合空间结构的结构设计与稳定性分析

索拱桁架-单层柱面网壳结构综合了索拱桁架与单层网壳结构的优点,可减小支座水平推力、减小单层网壳纵向跨度、提高结构的稳定性,从而实现结构更大跨度的跨越。以一拟建198 m跨、且需支承于15 m高单排混凝土柱列的大跨度煤棚钢结构屋盖为工程背景,开展大跨度索拱桁架-单层柱面网壳结构的设计分析工作,对结构的预应力设计值进行优化分析并在此基础上详细分析结构静动力特性,论证借助索拱桁架-单层柱面网壳结构跨越近200 m级跨度的可行性,揭示结构在各种可能荷载工况下的内力及变形分布规律,并利用ANSYS有限元软件计算了结构的线弹性屈曲特征值和考虑材料和几何双重非线性的极限承载力。

索撑双向网格型单层柱面网壳稳定性研究

双向网格型单层柱面网壳结构不仅外型美观、各构件布置规则,而且质量轻、采光好。但是随着网壳跨度越来越大,整体稳定性问题也日益突出,因此制约了此类网壳结构在实际工程中的应用。为此,针对双向网格型单层柱面网壳结构,提出了一种新型布索方案,即在双向网格面内布置斜拉索提高结构的面内刚度,在双向网格面外通过撑杆布置横、纵拉索提高结构的面外刚度。首先通过对不同跨度网壳结构的弹塑性分析验证拉索的布置效果,并考虑各种参数变化对结构稳定性的影响,论证了此类网壳结构的合理性和实用性。其次,结合模型的静力试验研究了此类索撑柱面网壳结构的稳定性,论证了拉索布置的合理性。结果表明,采用撑杆和拉索的交错布置后,网壳结构的受力更加合理,其承载能力有了大幅度提高。此类索撑网壳结构为缺陷不敏感结构,但是撑杆长度对结构承载能力的影响很大,对于不同跨度的网壳结构,撑杆的最佳长度有所不同,实际工程中要确保撑杆具有最佳长度。

桩-土-结构相互作用下网壳结构简化计算方法

基于桩-土相互作用中地基土的离散模型和有限元模型,采用空间S-R模型和整体有限元法分别建立桩-土-单层柱面网壳结构相互作用的简化模型和一体化模型,简化模型中将地基土以离散的弹簧单元模拟,通过与一体化模型的对比分析,探究空间S-R模型分析桩-土-结构相互作用下大跨空间结构的适用性和精确度。研究表明:采用空间S-R模型建立的简化模型能够较好地模拟网壳结构自振特性和网壳屋盖地震响应,便于工程应用。简化模型得到的网壳屋盖第一阶自振频率与一体化模型的计算误差在10%之内,在不同地震作用下,简化模型得到的网壳屋盖节点加速度峰值与一体化模型结果的最大误差为13.05%,位移最大值的最大误差为7.20%,杆件内力最大误差为9.59%。

考虑SSI时不同支承方式对常用模型的地震响应影响

通过ABAQUS有限元软件中B31梁单元建立单层柱面网壳常用模型,研究当单层柱面网壳采用四边支承时,在结构跨度方向上简化山墙的作用和考虑山墙作用对常用模型的地震响应影响。通过对比2种模型的位移时程曲线可知:第1种简化山墙作用的模型整体刚度很大,且抗震性能很好,当结构处于强震环境(地震动加速度峰值为1000 gal时)下结构才开始发生明显的屈曲现象;第2种采用抗风柱来替代山墙的模型在地震动加速度峰值为400 gal时就出现了屈曲现象。