屋盖预应力索节点深化设计

大跨度张弦拱壳结构是一种新型的大跨度自平衡空间结构体系,其结构由钢拱壳和钢索组成,钢拱壳结构与钢索通过索夹节点由受拉的撑杆连接,索节点的结构设计是张弦拱壳结构设计的重要组成部分,其设计的合理性是发挥整个张弦拱壳功能的关键。索节点主要包括锚固和索夹节点,深化设计过程中索节点需传力路线明确、结构安全、便于制作和安装,设计过程须与施工方式结合,其结构形式直接关系到施工的可行性和难易程度。

超大跨度张弦结构多索索夹偏心节点设计及有限元分析

对于超大跨度张弦结构,其撑杆下端的索夹节点是影响张弦结构成型的关键因素。由于外圈环向索的受力较大,超大直径拉索的捻制成型工艺尚未成熟,外圈环向索需采取并排多索的形式才能满足其受力要求,索夹节点相连构件数量多且受力大。基于贵阳奥林匹克体育中心(二期)主体育馆项目大跨度弦支穹顶结构,分析多索索夹节点的设计重难点,通过综合对比多种索槽布置方式,提出适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点,并对该偏心节点进行整体受力和节点有限元分析。结果表明,多索索夹偏心节点对结构索力分布影响较小;该偏心节点设计符合计算假定,具有较高的承载力和抗滑移能力,有效解决了多索索夹节点连接、索夹安装及拉索更换等问题。

我国建筑索结构的发展与工程实践

索结构已经成为现代大跨度建筑结构的首选体系之一。梳理了七十年以来我国索结构的发展历程,将其分为起步、缓慢发展和快速发展三个阶段,并对每个阶段进行了详细分类和阐述。对建筑索结构中的拉索构件和节点构件进行了归纳和总结,系统地列举了各类构件的主要形式。此外,综述了悬索结构、索膜结构、张弦(弦支)结构及索穹顶结构等典型结构形式的特点、受力机理及代表性工程,进一步展示了索结构在实际工程中的广泛应用和显著优势。这些结构形式不仅体现了索结构的创新性和灵活性,也证明了其在满足大跨度建筑需求方面的卓越性能。在可持续绿色发展的要求下,随着科技的不断进步,索结构在建筑领域的应用前景愈发广阔。我国的索结构将继续在大跨度建筑领域中扮演重要角色,为实现更加高效、环保和创新的建筑设计提供有力支持。

弦支穹顶索撑节点滑移性能试验

为精确研究弦支穹顶索撑节点对拉索的约束性能,以某在建的弦支穹顶钢屋盖为例,采用试验方法,对索撑节点的滑移性能进行了足尺模型试验,得到了该类节点的失效和破坏模式。提出了滑移力密度的概念,并用于描述此类节点的滑移性能,获得了拉索在节点中的实测静摩擦系数,并与有限元分析的结果进行对比。针对节点在张拉后对拉索约束力不足的缺点,提出了在节点凹槽内加肋的改进措施,并与未加肋节点的抗滑移性能进行了对比。试验与分析结果表明,密封套筒与插耳造成了约10%的预应力损失,施工中应进行超张拉以补偿这部分损失。原设计节点的破坏模式为拉索从节点中滑出,并伴随有外包PE的损坏,节点的最大实测滑移力为150kN,滑移力密度为18.3kN/mm,实测拉索与节点间静摩擦系数为0.24,与有限元分析数据吻合。加肋改进节点最大实测滑移力为240kN,实测滑移力密度为26kN/mm,滑移力密度提高了42%,较好地改善了节点对拉索的约束效果,提高了节点的抗滑移性能。

索撑节点拉索数值模拟方法对比研究

基于多尺度建模技术,运用ANSYS有限元软件建立预应力撑杆柱模型,将索撑节点处钢丝绳材料属性定义为正交各向异性,对撑杆柱模型进行特征值屈曲分析,并与钢丝绳材料属性为各向同性的撑杆柱模型屈曲分析进行对比.结果表明:正交各向异性索模型模拟结果与实际更加符合,可以为结构设计提供更精确的屈曲荷载值.

四节点索单元的悬索结构非线性有限元分析

针对柔性悬索结构几何非线性的特点,提出了一种四节点等参曲线索单元有限元模型,并采用三次多项式作为位移插值函数及单元初形状函数,基于修正的Lagrangian坐标描述法,从虚功原理出发推导出单元基本方程和单元切线刚度矩阵,集成后利用Newton-Raphson法求解并编制了程序进行实例计算。结果表明,本文方法精度很高且收敛速度快,可供悬索及索网等张拉结构分析、设计时采用。

基于ABAQUS的索节点耳板CFRP增强仿真分析

碳纤维复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等优点,已被广泛应用于建筑结构加固领域。上海美的全球创新园区项目斜拉索节点外耳板经切割拼装后焊接而成,并采用CFRP板对焊缝进行加固。运用有限元分析软件ABAQUS,对CFRP板加固外耳板焊缝的效果进行模拟仿真。结果表明,在正常使用情况下耳板本身是主要的传力构件,CFRP板的利用率低,符合设计初衷;在节点外耳板焊缝失效的极端情况下,CFRP板的强度得到了充分的利用且能够防止破坏的进一步蔓延。

基于滑动元法的连续拉索滑移分析

实际工程中,拉索在索撑节点处滑移十分普遍。考虑滑移的影响,索撑节点不能简单地用铰接模拟。现有的拉索滑移分析方法往往需要迭代,计算过程复杂且收敛性无法保证。本文提出一种拉索滑移分析新方法——滑动元法,以预应力鱼腹梁为例进行理论推导,介绍了滑动元法的基本原理和计算步骤。结合有限元软件,利用滑动元法对算例进行计算分析,结果表明,滑动元法计算快速无需迭代,可以较为准确地分析拉索滑移。

预应力拉索索夹节点类型及应用现状

建筑索结构在大跨空间结构领域应用广泛,索夹节点是索结构中连接索体和相连构件的重要节点,保证了拉索与钢结构主体协同工作。随着新材料的产生和制作工艺的不断优化,新型索夹节点不断的应用到建筑索结构中。结合国内外工程实例和预应力拉索索夹节点的研究现状,从预应力拉索索夹节点的构造、类型、选材与应用的现状方面进行了论述。

大射电望远镜FAST整体变形索网反射面仿真研究

针对大射电望远镜FAST的整体变形索网反射面方案的可行性问题,研制开发了一套专门的有限元计算软件,并提出了一个索网反射面拟合旋转抛物面的反馈控制算法。利用有限元计算软件,在索网反射面力学模型上,对反馈控制算法进行仿真实验,以论证该方案的可行性。采用有限元方法对索网进行力学建模和计算,推导了一种适于大范围空间运动的四节点索单元,利用动力松弛法进行三维索结构找形计算。

钢拉索拉-弯耦合效应受力性能研究

针对索撑节点处产生局部弯曲的连续索,采用ABAQUS建立了钢拉索拉-弯耦合效应下的精细化有限元模型,同时进行了高钒索拉-弯耦合效应下受力性能的试验研究,得到高钒索拉-弯耦合效应下的破坏模式、破断力、极限应变,并与拉索单纯受拉伸状态下受力性能数值模拟结果进行对比,验证了钢拉索拉-弯耦合效应精细化有限元模型的正确性.分析表明:拉索在索夹端部的弯曲导致局部钢丝挤压接触面积增大,影响整股钢丝传力,造成局部受力增大而率先发生破断;拉-弯耦合效应对拉索的受力不利,极限应变降低,将显著降低拉索的塑性变形能力,使结构发生脆性破坏,应优化索撑节点设计并注意施工过程安全.

某体育场屋盖结构施工过程及节点分析

重点分析了某体育场索膜结构屋盖的施工过程。主要施工方法可以分为三步:1)张拉背索并控制桅杆倾斜度;2)环索安装完毕后提升脊索;3)张拉谷索以到达初始状态。环索索夹连接10根并排的环索和3根径向索。索夹受力较大,环索滑移会对整体造成较大影响。通过数值模拟对索夹进行了详细分析。由结果表明该施工过程及索夹节点满足施工要求。

基于MATLAB的斜拉索有限元模型的建立及应用

综述了斜拉索静动力特性的研究情况,建立了基于MATLAB的斜拉索有限元模型,并通过实例对模型进行了分析。

索承式单层ETFE膜结构施工关键技术

成都凤凰山体育中心专业足球场屋盖采用大开口索穹顶+单层ETFE膜结构,膜结构支承在索穹顶外脊索与内环钢网架上。基于工程项目特点,本文针对防解锁索膜节点设计与施工、防水天沟节点设计与膜片安装施工等方面,对索承式单层ETFE膜结构施工过程中的关键问题以及施工工艺流程进行了重点阐述。

FAST瞬时抛物面变形策略优化分析

五百米口径射电望远镜(FAST)反射面采用柔性索网作为主体支撑结构,根据拟定的变形策略要求,通过促动器连接下拉索控制主索节点变位实现巡天观测。变形策略参数值的不同会影响索网节点位移量。因此,本文基于数值计算软件Matlab建立主索节点变位数值模型,分析不同变形策略下主索节点径向、经向、纬向的位移量,在分析现有的三种变形策略的基础上,探索新的合理变形策略降低综合位移量,提高索网运行的可靠性。

2008奥运会羽毛球馆索撑节点预应力损失分析研究

2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构采用张拉环索的方式施加预应力，环索与撑杆相连的索撑节点的设计、构造与施工是保证环索实现预应力有效传递的关键技术。本文分析了索撑节点的几何构造，对预应力摩擦损失的计算方法进行了研究。利用ANSYS对环索和索撑节点进行了带摩擦的非线性接触有限元分析，并通过实际施工监测数据反算了预应力损失，将设计计算结果与实测数据分析结果进行了对比，并分析了预应力损失值偏大的原因。对张拉环索的弦支穹顶索撑节点提出如下建议：索撑铸钢节点的加工制作应采用精密加工，确保节点几何尺寸严格满足设计要求；索撑节点构造应进行改进，减小环索张拉时的预应力损失；在加强加工制作精度和施工质量控制的情况下，建议索撑节点预应力损失设计取值为5％～6％左右。

大跨度索穹顶新型索撑节点模型试验及性能分析

索穹顶结构的刚度是由索系预应力实现的,预应力损失对结构的安全性具有重要影响,而环索与撑杆相连的索撑节点设计与施工是保证环索实现预应力有效传递的关键技术。以内蒙古伊旗全民健身体育中心大跨度索穹顶结构工程为背景,研发了引入滑动轴承的新型索撑节点,从本质上改变了节点的受力特性,从而减小摩擦损失。通过分析索撑节点的几何构造,对预应力摩擦损失的计算方法进行研究。采用ANSYS对环索和索撑节点进行带摩擦的非线性接触有限元分析,通过模型试验监测数据反算预应力损失,将设计计算结果与实测数据分析结果进行对比。根据研究结果对索穹顶的索撑节点提出如下建议:索撑节点的加工制作应采用精密加工,确保节点几何尺寸严格满足设计要求;在保证加工制作精度和施工质量的情况下,索撑节点预应力损失设计取值为3%～4%。

预应力大悬挑钢结构索-钢转换节点足尺模型试验与设计研究

对预应力索-钢转换节点进行力学性能分析、足尺模型试验研究和ANSYS模拟分析。通过对三种方法预应力损失及摩擦性能的对比分析,总结了预应力损失、摩擦系数的变化规律。结果表明,预应力损失随着荷载的增加而缓慢增加并最终趋于恒定值;摩擦系数在加载初期急剧增加,随着荷载加大摩擦系数呈递减趋势,最终趋于恒定值。试验、有限元和力学分析结果表明,三种方法预应力损失计算结果吻合良好。预应力损失的试验测试和施工措施以及预应力索的锚固试验,可供此类预应力钢结构工程参考。

Searching scheme in P2P system based on semantic overlay network

In consideration of the limitation of super-peer overlay network, the semantic information was introduced into the super-peers＇ organization. A novel P2P （peer-to-peer） searching model, SSP2P, was put forward. The peers in the model were organized in a natural area autonomy system （AAS） based on the smallworld theory. A super-peer was selected in each AAS based on power law; and all the super-peers formed different super-peer semantic networks. Thus, a hierarchical super-peer overlay network was formed. The results show that the model reduces the communication cost and enhances the search efficiency while ensuring the system expansibility. It proves that the introduction of semantic information in the construction of a super-peer overlay is favorable to P2P system capability.

张弦桁架索夹节点受力性能及其优化设计方法研究

在张弦桁架结构中,索夹节点是保证拉索与主体钢结构之间协同工作的关键部分。以内蒙某工程为背景,对解决模拟索体柔性特征的方法进行了研究,并对索夹节点进行了ABAQUS有限元分析,提出了静力状态下传统索夹节点受力性能方面的不足,并对其受力性能优化设计方法进行了研究,分别针对索夹边缘倒角以及索夹与索体间的铝垫层对于索夹节点受力性能的影响进行了参数化分析。分析结果表明,使用几何构造优化与铝垫层优化两种优化措施对于索夹节点受力性能优化效果明显。倒角的尺寸在1/4~2/5拉索直径范围内时优化效果较好,拉索表面最大等效应力降低8%~11%;铝垫层厚度在1. 0~2. 5mm范围内时优化效果较好,拉索表面最大等效应力降低17%~19%;两种措施同时使用优化效果更佳,优化效果优于分别单独使用任何一种优化措施。