双层柱面网格扁壳的非线性稳定性分析

基于等效夹层壳思想的双层网格扁壳非线性弯曲理论,对双层柱面网格壳体在均布压力作用下的非线性稳定性问题进行研究,采用伽辽金方法求得了简支边界条件下双层柱面网格扁壳的非线性载荷-位移关系式和临界屈曲载荷的解析表达式,讨论网壳结构几何参数对临界屈曲载荷的影响。

常用柱面网格生成互承构型的可行性判定

分析互承构型的几何关系、物理关系和几何协调关系,提出三层次判定法,系统地分析并且求解柱面网格直接转换法生成互承构型的18种方案的可行性.对柱面网壳常用网格型式进行预判定后,通过自编的Matlab程序,完成旋转法、扩展平移法和收缩法对四边形网格、联方型网格、三向网格I型和三向网格II型的直接转换.采用三层次判定法对14种方案进行第一层次的偏心距和差零值判定、第二层次单元块的物理判定和第三层次所有节点的几何协调性判定.给出3种可行方案的偏心距解析表达式,证明一般光滑曲线挤出曲面的四边形网格也能够生成互承构型,并且解析关系与柱面的相同.判定和分析结果表明,四边形和三向网格II型的互承构型具有良好的工程适用性,能够实现快速搭建.

大跨度钢筋混凝土柱面网格屋盖设计实例

通过对大跨度屋面采用柱面网格梁的结构布置、设计及施工进行分析,阐述了柱面网格梁在大跨度屋面中应用的可行性,为类似工程的结构设计提供参考。

基于节点刚度的柱面巨型网格结构静力性能研究

建立半刚性节点柱面巨型网格结构数值分析模型,考虑几何非线性和初始缺陷的影响,分别研究节点轴向半刚性、弯曲半刚性及双半刚性结构的静力性能,还提出了双半刚性节点研究的不断逼近计算方法.结果表明:只考虑节点轴向刚度时,若其增加,静力稳定承载力随之增大;只考虑节点弯曲刚度时,静力稳定承载力变化较小;两者同时考虑时,结构承载力较只考虑轴向刚度时明显降低,可见节点的轴向刚度和弯曲刚度叠加效应明显.进而考虑此叠加效应,研究了焊接球节点结构的静力性能,发现节点刚度变化会引起结构内力与位移的显著变化,可见实际工程中节点半刚性的影响不能忽视.

多点激励下圆柱面巨型网格结构地震响应分析

空间相关性对大跨度空间结构的影响不容忽视。本文采用动力时程分析方法对圆柱面巨型网格结构进行了多点激励下的地震响应分析,并与一致激励下的结构地震响应进行对比,探讨了主体结构单独承载和子结构参与协同承载这2种情况下,不同行波激励对结构关键节点和杆件响应的影响及其变化特点;通过比较分析结构在多点激励和一致激励下的响应差异,得出圆柱面巨型网格结构在地震输入时需考虑多点激励的结论,可供该类结构的抗震设计参考。

圆柱面巨型网格结构施工稳定性分析

结合传统的空间结构施工特点,探索了圆柱面巨型网格结构的合理施工方法,提出不同的施工顺序和临时支承设置方法。并用特征值屈曲分析和几何非线性全过程跟踪法重点研究了圆柱面巨型网格结构施工过程中各阶段的稳定性能,得出施工中有效的主体结构临时支承设置方法和合理的子结构安装顺序及施工中的注意事项。

基于子结构刚度的圆柱面巨型网格结构稳定性研究

圆柱面巨型网格结构的子结构刚度是影响其整体结构的稳定性的一个重要因素.本文运用有限元软件ANSYS分析基于子结构刚度变化的圆柱面巨型网格结构的稳定性.承载方式考虑了主体结构单独承载与主-子结构协同承载,选择子结构形式分别为叉筒网壳和双层平板网架,利用特征值屈曲分析以及全过程非线性屈曲分析方法研究整体结构稳定性.主要讨论了子结构形式、矢跨比、高度、截面积、边界约束等参数对整体结构稳定承载力的影响,总结子结构刚度对结构稳定性的影响规律.通过分析可知,两种子结构的特征值屈曲荷载均随子结构截面积的增大而增大;非线性屈曲分析时,叉筒网壳结构极限荷载,随着子结构矢跨比的增大而减小;双层网架结构极限荷载,四点支承与周边支承时均随子结构截面积的增大而增大,而网架子结构高度变化对其影响不大.

强震作用下巨型网格结构的抗倒塌性能研究

选取圆柱面巨型网格结构为研究对象,在强震作用下,以结构的最大节点位移和杆件失效的数量以及分布作为判别标准,利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件采用增量动力分析法对结构进行倒塌过程分析,研究结构的倒塌失效机理.在一系列地震波的调幅作用下通过对结构的响应分析可知,结构的倒塌是属于由几何非线性起主导作用的动力失稳倒塌.由倒塌过程中杆件失效的顺序可知,首先失效的杆件发生在支座处的上弦杆与下弦杆,然后向周边扩散至纵向桁架与拱向桁架相交网格的杆件.基于空间结构节点刚度的两种假设,即刚接和铰接,给出了节点刚度对圆柱面巨型网格结构抗倒塌性能的定量分析.结果表明,节点刚度对结构抗倒塌能力的影响较小,按照铰接节点设计圆柱面巨型网格结构是偏保守且合理的.

异形板风塔幕墙的安装技术

上港十四区风塔幕墙是以三角形异形板块为主的幕墙系统,附着于主体结构外圈分区悬挂的圆柱面网格钢结构幕墙支撑结构体系上,结构复杂,安装难度大。为实现幕墙系统的顺利安装,结合结构特点,对幕墙构造进行了细部优化和统一,减少了开模量和加工难度,过程中主要采用“垂直提升、环轨就位”的施工工艺,通过针对性设计的双环轨吊装系统、垂直运输索道及相应辅助设备的配合使用,分区实现了幕墙系统的安装,为此类幕墙的施工积累了一定的经验。

节点轴向刚度对圆柱面巨型网格结构静力性能的影响研究

分别利用弹簧单元和大面积梁单元模拟节点轴向刚度和节点域,建立轴向半刚性节点结构的数值分析模型,考虑几何非线性和初始缺陷的影响,进行承载全过程跟踪分析,研究节点轴向刚度对结构静力稳定性、内力和位移的影响。结果表明:轴向刚度对结构影响较大,随着轴向刚度增大,稳定承载力随之增大,杆件内力分布趋于均匀,结构位移减小。进而研究了常用焊接球轴向半刚性节点结构的静力性能。结果显示:考虑实际节点轴向刚度后,稳定极限承载力比节点轴向刚性最大降低30.4%,最大挠度增大16.9%,可见节点刚接或是铰接则过高估计了结构的性能,但经计算发现轴向半刚性节点结构仍然满足设计要求。

阿基米德铺砌柱面互承构型的可行性判定

互承结构由来已久,因节点简单、施工方便、造型美观等优点而受到学术界和工程界的关注。然而,互承结构中大量几何约束的存在,导致其构型困难,这成为了互承结构应用的一大障碍。为了寻找在给定曲面上生成互承构型的可行方案,探究了阿基米德铺砌的几何用于柱面互承构型的可行性。对于柱面网格生成互承构型的可行性判定,其判定流程为先进行平面预判定,然后对柱面网格进行直接转换,再通过三层次判定法或快捷判定法进行判定。11种阿基米德平面铺砌以不同的对称轴为纵轴弯曲,可生成21种阿基米德铺砌柱面网格,因此采用收缩法、旋转法和扩展平移法这3种直接转换法生成互承构型存在63种可能方案。对这63种方案展开系统性的判定筛选分析。首先,通过平面预判定和三层次判定法中结点单元的物理判定可获得某些不可行方案的典型特征,根据这些特征对阿基米德铺砌柱面网格形式进行批量预处理,排除一部分不可行的方案。对剩下的方案,采用自编的MATLAB程序,对柱面网格用收缩法、旋转法和扩展平移法进行直接转换,之后,采用三层次判定法和快捷判定法进行逐一判断。研究结果表明:63种可能方案中,理论上满足互承构型要求的有6种,分别是A1②的收缩法和旋转法、A2②的扩展平移法、A3②的收缩法和旋转法以及A3①的收缩法,并同时给出了这6种可行方案的解析解。这6种构型的网格都具有单元几何形状单一、二度旋转对称且整体形态规则的特点。为实证研究结果,对其中5种可行方案,搭建了实体互承模型。

2013年德国钢结构获奖建筑的启示

介绍了2013年"德国钢结构工程师奖"及"德国钢结构建筑奖"的获奖建筑巴伐利亚国王博物馆工程,该建筑设计创新,结构合理,造价经济,环境友好,体现了钢结构建筑创新、高质、便捷、经济的特性。