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。

单层柱面网壳结构常遇三维地震作用下的地震响应分析

地震内力系数法是一种适用于空间网格结构的简洁有效的抗震设计方法,但应用于单层网壳结构时需要改进。根据单层网壳结构的受力特点,考虑弯矩影响,修正了传统地震内力系数的定义,并选取大量单层柱面网壳算例进行了常遇三维地震作用下的时程分析,观察其杆件地震内力系数取值随矢宽比、长宽比、杆件截面等参数的变化规律,发现在文中研究范围内,单层柱面网壳结构地震内力系数取值随长宽比增大有逐渐增大的趋势,随矢宽比的增大有逐渐减小的趋势。在大量统计分析的基础上,归纳出可供实际工程设计参考的地震内力系数建议取值。

机构设计在大型柱面网壳结构施工中的应用

将机械行业中的机构运动概念应用到大型柱面网壳结构的施工,提出一种"折叠展开式"整体提升施工技术.详细阐述了该项施工方法的基本思想,并推导机构运动过程的运动学和动力学公式.通过一个工程算例的分析,总结机构运动和动力特性.计算结果证明机构运动过程中产生的动力效应不明显,处于"折叠"状态的网壳能够承受施工荷载.该项新技术在亚洲最大跨度的柱面网壳结构的施工中得到了成功应用,证明了它的实用性和优越性.

柱面网壳结构MTMD风振控制研究

采用频域分析方法对柱面网壳进行风振响应计算及多重调谐质量阻尼器(MTMD)减振研究,先分析无MTMD下结构动力响应用以确定MTMD的安装位置与相应控制模态,再分析安装MTMD后结构在风荷载作用下的动力响应。计算结果表明,MTMD能够有效降低结构位移响应均方根值;在一定质量比范围内,MTMD总质量比越大,减振效果越好,不同MTMD质量比存在相应最优阻尼比,质量比越大,最优阻尼比越大,且最优阻尼比值与理论值有一定差别。对于模态密集分布的大跨网壳结构应通过计算确定MTMD参数。

单层柱面网壳结构抗风敏感度研究

以风敏感度概念为基础,对结构风敏感度计算理论中的若干关键问题进行探讨,并对相关计算方法进行改进,推导了背景效应系数、耦合效应系数以及系统应变能等公式。以单层柱面网壳结构为研究对象,系统研究了跨度、杆件截面、矢跨比、约束形式等参数对结构风敏感度的影响,建立了单层柱面网壳结构风敏感度分级体系。研究发现:单层柱面网壳结构风敏感度主要受结构刚度和振动模式的影响,实际设计中可通过结构自振基频、矢跨比和约束形式三个参数来判断;以结构自振基频等于1.5 Hz作为分界线,小于该值时结构共振响应较大,需进行结构动力分析,大于该值时结构以背景响应为主,据此提出了以背景响应为基础的简化风致振动计算方法。

双层柱面网壳结构在地下隧道内爆炸冲击下的动力响应分析

对双层柱面网壳结构在地下隧道内爆炸冲击作用下的动力响应进行了研究。借助ABAQU S有限元软件建立了考虑地基土、混凝土、钢材等材料非线性的隧道-土-网壳结构耦合体系的三维数值模型,并通过算例验证了所建体系模型的正确性和有效性。分别对单、双线隧道布局、网壳与爆炸隧道间距离的变化、爆炸点在隧道内沿其纵轴线移动等三组工况进行了系统研究。结果表明:网壳与爆炸隧道间增设的平行隧道会对爆炸波在土中的传播起到明显的阻挡作用,降低了网壳节点和杆件响应的峰值;增大网壳与爆炸隧道间的距离,可有效减小网壳的动力响应;爆炸点在隧道内沿轴线移动会对网壳结构的内力分布产生明显的影响。

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.

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。

蜂窝型柱面网壳结构的参数化设计及加强

利用通用有限元软件ANSYS参数化设计语言,建立蜂窝型网格(正六边形)的柱面网壳模型。同时,针对单纯的六边形网格柱面网壳由于刚度和稳定性较低,无法在中大跨度网壳结构中使用的问题,借鉴网壳、网架结构中正放四角锥型的腹杆连接形式,提出在每个六边形网格上施加正放六角锥型腹杆的连接形式,从而使每个六边形网格都得到加强。结构分析表明,单元网格得到加强后的六边形网格柱面网壳整体刚度和稳定性都得到很大程度的加强,且由于网格加强的杆件均采用较小的截面以及结构得到加强以后自身承载能力增加所带来的耗钢量的降低,故加强后的结构在保留六边形结构简洁、通透、耗钢量低等优点的前提下,大大提高了六边形网格柱面网壳结构的适用范围。同时,采用参数化设计方法建立的参数化建模程序为进行不同类型、不同几何参数下六边形柱面网壳的受力分析和设计方案比较提供了极大的方便。

单层柱面网壳结构极限承载力参数分析及预测

采用ANSYS有限元软件对比分析了单斜杆型、双斜杆型、三向网格和联方型四种单层柱面网壳结构在不同矢跨比情况下,长跨比与初始几何缺陷对结构极限承载力影响规律,分析结果表明:长跨比对不同矢跨比的联方型与三向网格型网壳极限承载力的影响成规律性变化,即矢跨比越大,长跨比的影响越显著,这一影响趋势对于单斜杆及双斜杆网壳并不明显,同时,初始几何缺陷对矢跨比越小的网壳影响越显著。最后,提出一种基于BP神经网络的考虑初始几何缺陷的柱面网壳极限承载力预测方法,通过测试验证,该方法预测结果误差最大不超过6%,可较为理想的预测结构的极限承载力。

异型双层柱面网壳结构的设计与分析

以某钢管厂大门异型双层柱面网壳结构设计为工程背景,推导了适用于弹性大位移分析的切线刚度矩阵,对异形双层柱面网壳结构的非线性性能进行了分析,最后得出了一些结论供工程设计与研究参考。

胎架支撑+局部悬挑技术在柱面网壳结构中的应用

本文结合具体工程实际,阐述胎架支撑+局部悬挑技术在柱面网壳结构中的应用,重点说明网壳施工步骤、胎架支撑对施工过程中挠度的控制等要点,为从事类似工程的技术人员提供参考。

双层柱面网壳结构的风振响应研究

柱面网壳结构在实际工程中的应用以双层网壳居多,且属于柔性结构,其在风荷载作用下的风振响应不容忽视。本文以某实际双层柱面网壳结构为背景,建立有限元模型,进行模态分析之后在频域中采用风洞试验获取的A类风场条件下结构表面风荷载数据进行风振位移响应计算,给出了峰值位移响应随风向角变化的结果。结果表明:在试验风向角90°-180°范围内150°风向角是该结构的位移响应控制性风向角。

体育馆双层圆柱面网壳结构抗火研究

本文为研究双层圆柱面网壳结构抗火性能,采用ANSYS数值模拟软件分析了不同支座约束条件结构在不同温度下的受力和变形情况,明确了双层圆柱面网壳结构耐火承载力极限状态验算方法,供工程技术人员参考。

大跨度环保封闭料场双层圆柱面网壳结构设计

环保封闭料场对改善环境、减少环境污染、节约资源具有重大意义。以某大型露天料场进行环保封闭改造为研究对象,主体结构采用大跨度正放四角锥双层三心圆柱面网壳结构,山墙采用钢桁架结构,运用有限元软件对结构进行整体计算分析,研究各种工况对结构体系受力影响;基于结构动力特性分析,得出杆件长细比、结构位移、结构承载力等各项控制指标,并提出一种结构连接橡胶支座做法,以期为类似工程项目提供参考。

基于有限质点法的单层柱面网壳冲击作用下动态响应

为了探究单层柱面网壳结构受冲击作用下的动态响应,验证有限质点法模拟网壳结构冲击动态响应的准确性,建立了7个冲击工况的有限质点法模型,采用以对称罚函数为基础的双球碰撞模型为冲击模型,根据能量守恒定律确定冲击模型中碰撞刚度系数,引入Cowper-Symonds本构模型,获取结构动力响应,并将模拟结果与试验结果对比。结果表明:1)有限质点法得到的冲击力时程变化曲线与试验结果相近;2)由于未考虑结构损伤因素,有限质点法所得节点位移略小于试验值,但所获得的结构失稳动量与试验一致;3)冲击产生的网壳应变能更易沿着网壳斜杆传递,同时冲击区杆件,刚度较大区域如支座附近的杆件为结构的主要受力构件。有限质点法可以较为准确的判断单层柱面网壳结构受冲击作用的动态响应,可为提高相关结构抗冲击性能提供理论依据。

干煤棚柱面网壳结构风荷载试验研究

大跨度干煤棚常采用柱面网壳结构,且常成对布置,而规范中对该类网壳结构的体型系数未作明确规定。以电厂实际干煤棚为背景,通过试验研究了风向角、内部煤堆、大气边界层风场,以及周边另一个干煤棚的气动干扰等因素对一矢跨比为0.39的干煤棚网壳上平均和脉动风荷载的影响,探讨了网壳外表面、内表面和净风压的荷载分布特性。最后根据相关设计部门建议,将网壳表面分为5个面积区域,给出了适合工程应用的体型系数,供规范参考。

三心圆柱面网壳结构风荷载分布规律

通过某两端开口的三心圆柱面网壳结构刚性模型风洞测压试验,分析了该结构表面净压分布规律及内表面风压对净压的影响。结果表明,来流垂直与结构纵向时,结构迎风端为正压区,其余为负压区,顶部附近负压最强,内压为负压,该负压增强了结构正压区风压、减弱负压区的风压。当来流平行于结构纵向时,除结构迎风端较强风压外,其余位置平均风压和脉动风压很小,内压对结构表面风压的影响可以忽略。来流倾斜与结构纵向时,结构内表面存在正压区,该区域内结构负压较大。

采用新型阻尼杆的双层柱面网壳结构减震分析与试验研究

为了检验用新型阻尼杆件替换网壳结构部分杆件后的减震效果,设计了适合网壳结构的新型孔隙式粘滞阻尼杆,在拟动力装置上进行了新型孔隙式粘滞阻尼杆的性能测试。在此基础上设计制作了双层柱面网壳结构模型,进行了新型阻尼器杆件替换网壳杆件减震的振动台试验。在替换杆件不多的情况下,各点的位移、加速度和内力减震60%左右,说明新型孔隙式粘滞阻尼杆减震策略有效、可行。理论分析和试验结果较为接近,最大误差10%。

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。