基于Kiewitt-8型单层球面网壳的一维地震动强度参数研究

选择合适的地震动强度参数可降低与结构响应相关分析结果的离散性,为得到较为合适的描述Kiewitt-8型单层球面网壳地震响应的地震动强度参数,对常用地震动强度参数的考虑因素进行分析,按是否考虑结构动力特性将其分为地震动绝对强度和地震动相对强度(基本模态的加速度反应谱值)Sa(T1);对Kiewitt-8型单层球面网壳分别进行大量的水平一维和竖向一维地震时程响应分析,计算地震动强度参数与结构响应的相关系数。结果表明:地震动相对强度参数在水平方向上与地震动绝对强度参数相比能较好反映地震作用对结构的影响,但在竖向存在局限,与结构响应不具有较好的相关性。此外,控制结构最大竖向响应振动模态的振动周期通常是未知的。通过对Sa(T1)局限产生的原因进行分析,提出了一种可用于工程的地震动相对强度参数即敏感频率反应谱值Sa(fp),该参数在水平向和竖向表现出了更好的与结构响应的相关性。

施威德勒型单层球面网壳的固有振动特性及非线性屈曲研究

推导了施威德勒型单层球面网壳的结构动力平衡方程,分别讨论了该结构在线性和非线性情况下的特征值控制方程;对该结构进行固有振动分析,通过数值试验研究典型模型的自振频率和振型;将特征值屈曲分析的模态作为初始几何缺陷,通过几何非线性屈曲分析得到非线性屈曲荷载。结果表明:非线性特征值屈曲荷载小于相应的线性屈曲荷载,仅对该结构形式进行整体线性稳定分析是偏于不安全的,有必要进行非线性稳定分析。

强震时单层K8型网壳结构非线性动力稳定分析

针对单层K8型网壳结构在强震时的动力稳定问题,应用非线性有限元理论进行了分析.计算得到单层K8型网壳结构在地震荷载作用下的动力响应,并用B-R准则判定结构的动力稳定临界荷载.结果表明,强震时单层K8型网壳结构易发生动力失稳,临界地震波峰值为0.7g,失稳的区域由第三环与径肋交叉处开始并向周围扩散直至结构坍塌.

施威德勒型单层球面网壳结构抗火的非线性有限元分析

根据ISO-834标准升温曲线与结构钢强度和刚度随温度的变化曲线,采用非线性有限元法对不同的矢跨比的施威德勒型单层球面网壳结构进行了抗火分析,得到了一些结果,可为经济、科学的结构综合防火设计提供理论依据.

H型杆件长细比对单层铝合金球面网壳静力稳定性能的影响研究

针对由H型杆件构成的单层铝合金球面网壳,采用ANSYS有限元软件进行了静力稳定性能分析,研究了H型杆件长细比对该类网壳静力稳定性能的影响规律。分析表明:杆件长细比影响该类网壳的极限承载力和屈曲模态。长细比越大,网壳的极限承载力越低。当杆件长细比小于70时,结构的屈曲模态以壳体屈曲为主;当长细比处于70~100时,可能发生杆件屈曲或壳体屈曲,且杆件屈曲的比例随着长细比增大而逐渐上升;当杆件长细比大于100时,则以杆件屈曲为主。建议实际工程设计中,对于采用H型杆件的单层铝合金球面网壳,杆件的长细比不宜超过100。

单层球面网壳风振分析的时域法与频域法比较

根据风洞试验同步测量的风压数据,分别采用时域Newmark-β法、频域完全二次型组合法以及平方总和开方法计算单层球面网壳结构的节点峰值竖向位移响应,对3种方法的计算精度、计算时间等进行了比较;并且给出了一种离散荷载时间序列的新途径,即应用本征正交分解技术将脉动风荷载分解为空间协方差模态和主坐标,对主坐标时间序列利用三次样条插值函数离散成新的风荷载时间序列。分析结果表明:频域完全二次型组合法在进行屋盖风振分析时耗时少,计算效率高。

蜂窝网格型球面网壳的非线性稳定性研究

针对单层蜂窝网格型球面网壳利用有限元软件ANSYS对其进行了非线性稳定性研究.首先对两类蜂窝网格型球面网壳的稳定性能进行对比分析,确定了一种比较合理的网格布置形式.然后进行参数分析,分析了跨度、矢跨比、网格大小、初始缺陷、荷载不对称分布和材料非线性对网壳稳定性的影响.研究发现:在两类蜂窝网格形式的球面网壳中,网格Ⅰ型的整体稳定性能更好;分析建议其跨度不宜大于40m,矢跨比取0.25左右,杆件长度取2m左右,此时网壳整体稳定性较好,材料利用率较高;材料非线性对单层蜂窝网格型球面网壳的稳定承载力影响显著,考虑材料非线性后,网壳稳定承载力下降达50%;网壳对初始缺陷非常敏感,其理论最大缺陷值为跨度的1/150,此时网壳极限承载力最大下降达52%左右;网壳结构对荷载不对称分布不敏感.

内爆炸下单层网壳的破坏模式和泄爆阀值研究

采用有限元通用软件LS-DYNA建立数值仿真模型,对K8型单层网壳在内爆炸下的破坏模式进行数值分析计算,研究了不同参数对网壳的影响。同时根据不同工况下围护结构的破坏特点,对围护结构的失效模式进行分类,并引入了结构泄爆阀值的概念,计算出了不同失效模式下的泄爆阀值。研究结果表明,结构中心发生爆炸不利于泄爆,连接件与炸药量对围护结构破坏模式影响很大,合适的连接件刚度可以使围护结构先产生泄爆口,降低结构的爆炸响应,减小主体结构的损伤程度。得出的泄爆阀值与连接件刚度间的关系,可为K8型凯威特单层网壳的抗爆设计提供参考依据。

K8型网壳结构模型稳定矢跨比试验与应用探讨

伴随着建筑审美的不断发展,具有造型丰富、空间跨度大等诸多优势的网壳结构成为了应用最为广泛的空间结构之一。提升网壳结构的稳定性是当前研究的热点,且针对网壳结构杆件缺陷研究较为少见的情况,基于此,通过探索不同矢跨比对杆件屈曲K8型单层球面网壳结构稳定性所产生的影响从而优选最佳矢跨比。研究结果显示,在地震荷载作用下不同的矢跨比对网壳结构稳定性造成的影响是有明显差异的,矢跨比为0.4时K8型单层球面网壳结构的稳定性最好。

地震作用下肋环斜杆型单层球面网壳结构的动力稳定性

基于全过程非线性动力反应时程分析方法,采用实用的动力稳定性判定准则,以肋环斜杆型单层球面网壳结构为研究对象,系统地分析其在地震作用下的动力稳定性能.分别考虑了地震输入维数(水平、竖向、三向)、材料非线性、结构阻尼、初始几何缺陷、杆件截面面积、矢跨比、屋面荷载、支座条件和不同地震波(EL-Centro波、Taft波、天津波)等参数的影响,分析表明,考虑多维地震输入对单层球面网壳动力稳定性分析非常必要,不同地震波对单层球面网壳结构的动力稳定性影响程度不同,将其计算结果与K型网壳结论对比,得出了一些有意义的结论,可为网壳工程设计提供参考.

大跨度Kiewitt型弦支穹顶结构的自振特性分析

弦支穹顶结构是由单层球面网壳和下部张拉体系组合而成的一种新型的空间结构体系,以120m跨度K8型弦支穹顶结构为例,采用分块兰索斯(Lanczos)法对其自振特性进行了分析,分析时考虑拉索预应力、撑杆高度、结构跨度和荷载等4个因素对结构自振频率的影响。结果表明:当拉索预应力增大到一定程度,再增加预应力对结构的自振频率影响有限;结构自振频率随着撑杆高度的增加而增大;小跨度弦支穹顶与单层网壳自振模态相当接近,但大跨度弦支穹顶与同等跨度下的单层网壳自振模态明显不同。

某大跨度空间钢结构屋面的结构方案选型

大跨度空间钢结构的结构方案选型是一个综合性的多目标决策问题。为了阐明结构方案选型阶段的设计思路,以某大跨度空间钢结构屋面项目的结构方案选型为例,依照建筑造型设计要求,从建筑适应性、结构受力合理性、施工可行性和经济性方面对多种结构方案的优缺点进行对比。结果表明,适用于该工程的最优结构方案为三向网格型单层球面网壳结构。