预应力局部单双层扁网壳的参数分析与近似优化

预应力局部单、双层扁网壳具有较好的室内视觉效果和良好的经济性。其结构参数的确定属多级别优化问题,实施困难。为满足初步设计的需要,提出采用均匀设计法进行结构的参数分析与近似优化。它可利用现有软件来实现。作为算例,对一个柱支承预应力扁网壳进行了参数分析,得到了网壳用钢量、变形和极限荷载系数与三个主要设计参数(单层部分材料设计应力折减系数、单层部分范围和预应力值)之间的近似函数关系,并找出了满足规范要求的各参数之间的较理想的最优水平组合。设计检验说明了分析结果的可靠性。该方法可为解决类似优化问题提供参考。

柱支承预应力局部单双层钢浅网壳的设计与应用

柱支承预应力局部单、双层钢网壳是在预应力网壳的基础上应用等强度壳体理论而形成的一种空间结构形式。文中介绍了其优化、设计计算要点、静动力特性以及技术经济指标。

预应力拱支单双层网壳的受力性能研究

主要采用一算例对预应力拱支单双层网壳结构在两种工况下的内力及变形特点等受力性能进行了研究,得出该新型杂交结构体系整体性能得到了改善,且具有一定的应用前景的结论。

局部单双层网壳的初步优化

局部单、双层网壳结构的设计涉及截面、形状和拓扑优化。为满足初步设计对计算效率的要求,采用均匀设计法来实现结构的多级别优化。实验设计使用现有的网壳结构设计软件,对计算结果进行回归分析,得到指标(用钢量、变形、基频和最小非线性屈曲荷载)与变量(网壳矢高、单层部分范围和单层部分杆件设计应力比)之间的近似函数关系。求解简单的规划问题,得到变量之间的最优水平组合。一个点支承六边形局部单、双层网壳的比较设计说明了方法的效率和可靠性。

单双层球面扁网壳连续化方法非线性稳定理论临界荷载的确定

连续化方法是研究网壳结构稳定问题的一种重要途径,目前用连续化理论分析球面扁网壳的稳定问题还存在欠缺和不足。运用经典的壳体理论,将单层和双层球面扁网壳等代为实体薄壳并建立非线性稳定理论混合法基本方程,再用李兹法求出球面扁网壳上下临界荷载计算公式。通过参数分析,首次从1000多个算例中得出了正三角形网格单层和双层常用球面扁网壳临界荷载系数的精确解。与国内外现有文献的计算公式相比,结果更为完善和正确。即便在有限元技术日益成熟的今天,用连续化方法计算的网壳结构临界荷载仍然对工程设计有重要指导作用,也是有限元方法分析网壳稳定性的对比和补充。

周围双层中部单层球面网壳的稳定性分析

介绍了一类特殊的局部双层网壳形式——周围双层中部单层球面网壳的构成、特点与形式 .主要以凯威特型球壳为研究对象 ,分析了单层区域大小对网壳稳定行为特征的影响 ,单层区自身稳定特性 ,开洞双层屈曲特征 ,不同解析模型球壳屈曲载荷的变化规律 ,以及支承刚度对屈曲载荷的影响 .

局部单双层网壳火灾工况下受力分析

针对工程实例的特定条件,应用ANSYS有限元分析软件进行局部单双层网壳火灾工况下的受力分析和热力耦合分析,比较局部单双层网壳结构在火灾工况下的受力情况与常温态下的不同。以8个初始模型的组合变量为样本并以极限承载力为目标进行回归分析,通过回归分析对该结构进行优化设计,证明火灾荷载参与结构优化设计的可行性,为今后的深度优化提供思路。

局部单层浅网壳的设计分析

局部单层浅网壳的设计关键在于在满足网壳刚度与整体稳定的条件下,确定经济合理的单层部分的可能布置区域和面积。为了满足网壳的刚度与整体稳定,施加预应力是一种常用且有效的方法,而预应力的施加对网壳单层部分的确定有直接影响。本文通过分析比较,寻找单层部分范围和预应力值之间的相对关系。

单层球面网壳结构抗连续倒塌设计

单层球面网壳冗余度较低,个别杆件失效容易引起结构连续倒塌。为提高单层球面网壳的抗连续倒塌能力,可以采用将单层网壳主肋设计为局部双层的方法。应用ABAQUS软件通过自编程序,考虑杆件失稳及失稳后行为,对比分析了采用局部双层前、后静力荷载作用下单层球面网壳极限承载力、节点位移和失效模态,以及采用局部双层前、后地震荷载作用下单层球面网壳极限承载力。分析了地震作用下局部双层厚度不同时单层球面网壳结构的极限承载力。分析结果表明,将单层球面网壳主肋设计为局部双层可提高网壳结构极限承载力,改变网壳失效模式。

柱支预应力局部单双层浅网壳的结构分析

阐述了柱支预应力局部单双层浅网壳的构成原理 ,即柱支浅网壳施加适当预应力能减小结构位移、降低杆端弯矩和单元剪力 ,使网壳的内力分布更趋均匀 ,并降低柱顶水平推力和基础弯矩 ;因而可合理地将壳体中以薄膜力为主、且值很小的那部分区域改成单层。这样处理可降低造价 ,并具有较好的室内视觉效果。具体工程说明了这类结构的技术经济性 ,即施加适当预应力能提高整个结构的荷载 -重量比、与对应的柱支预应力双层浅网壳相比刚度虽然有所下降 ,但小于耗钢量降低率。

局部单双层网壳结构的参数分析

为考虑设计变量之间的相互作用和荷载组合的影响,采用均匀设计法进行局部单层、双层网壳的参数分析。考虑了网壳矢高、单层范围面积、单层部分杆件的设计应力比等设计变量。使用较少的计算实验次数,得到材料用量、最大位移、基本频率和屈曲荷载的反应面近似函数,以及变量、组合变量的显著性顺序。局部单双层六边形网壳的材料用量和屈曲荷载受单层范围面积影响最大。预应力局部单层、双层六边形网壳的材料用量和屈曲荷载受单层部分杆件的设计应力比影响最明显。

大型局部双层网壳的体系及稳定性研究

本文总结了近四年课题组关于大型局部双层网壳的研究成果。首先介绍了局部双层网壳体系及其成形方法,一般可基于基本的双层、单层网壳演变而来,如球面(大矢高、小矢高)、柱面网壳,叉筒以及其它组合形式。几何非线性混合有限元法是分析结构稳定特性的有效方法,弧长法、广义增量法与Newton-Raphson方法结合可实现屈曲后过程跟踪,可以采用通用有限元软件或开发程序。然后主要用自己编的程序进行了大量典型局部双层网壳的稳定特性分析及参数影响分析,包括矢高、跨度、矢跨比、厚度、厚跨比、单层区域大小、支承边界刚度等。最后介绍了几个大型局部双层网壳工程设计应用,并进行了稳定特性分析,保证强度与稳定的合理性。

广东某游泳馆大跨度结构设计

广东水利电力职业技术学院游泳馆为双层大跨度建筑,对大跨度楼盖进行了矩形钢管混凝土柱、钢桁架结构方案与钢筋混凝土柱、预应力混凝土梁方案的经济性比较,介绍了有粘结预应力混凝土梁的设计及大跨度楼盖的舒适度验算情况。对屋盖进行了单层柱面网壳与双层柱面网壳的方案比较,得出双层柱面网壳经济性更好、施工更方便的结论。