K6型单层球面网壳整体交互耦合屈曲行为

采用有限元数值模拟,基于K6型单层球面网壳的屈曲与后屈曲性态,提出整体屈曲的判别准则,并首次从变形特征角度分析两种整体屈曲模态交互耦合的发生机理及对屈曲承载力的削弱效应。研究结果表明,K6型单层球面网壳的稳定性易受整体交互耦合屈曲影响,且可导致屈曲极限承载力的显著削弱及不稳定后屈曲;其变形模式从屈曲阶段的最低阶整体屈曲模态主导,演化为初始后屈曲阶段的整体交互耦合屈曲模态主导,及最终的次低阶整体屈曲模态主导,是交互耦合屈曲产生的原因;缺陷幅值也会影响整体交互耦合屈曲对K6型单层球面网壳屈曲极限性能的主导作用。

基于Rhino+Grasshopper对空间网壳结构参数化建模研究

随着数字化在土木行业的快速发展,参数化设计方法在土木行业也备受欢迎,尤其是对异形曲面结构,参数化建模不仅比传统方法更加精准,而且更加高效。通过Rhino+Grasshopper软件对某工人文化宫的单层空间网格结构进行了参数化建模,给出了空间网壳结构的参数化建模方法,并根据实际需要对建成后的网格结构进行了翘曲度分析及优化。

许昌体育中心阳光谷单层网壳结构的设计与分析

许昌体育中心阳光谷为由方钢管构成三角形网格围成的单层环状网壳,通过支座埋件与地库顶板混凝土梁固定连接,底部在相对的两侧设有人行道开口。校核了阳光谷网壳的结构承载能力,并进行了线性整体屈曲和非线性极限稳定承载力分析。同时考虑底部支座的连接状况,对支座的铰接和刚接进行包络设计。结果表明阳光谷的承载能力、线性与非线性稳定性能均满足设计要求。最大强度和稳定应力比出现在人行道开口处杆件,同时屈曲分析中有关此处屈曲模态的稳定系数最小,最容易发生屈曲。阳光谷底部铰接与刚接都能满足承载力要求,底部铰接的线性与非线性稳定系数小于底部刚接情况。分析结果对阳光谷单层网壳的设计优化提供可靠的依据,并为类似结构设计提供参考。

某大跨度连廊设计与分析

某空中连廊连通两栋塔楼,其幕墙结构采用了单层钢网壳结构,桥跨结构采用了空间钢桁架结构,设计时将幕墙结构和桥跨结构合二为一,组合形成了空间钢桁架与单层钢网壳的空间网格结构体系,使得结构具有较大的整体刚度,从而结构得以实现。空中连廊与主体结构采用滑动连接,通过对连廊支座的精心设计,避免了连廊与主体结构整体建模分析而产生较大的结构设计工作量且有效的释放了温度应力。同时对连廊进行了舒适度分析,分析结果显示连廊需要采用调谐质量阻尼器方可满足规范对舒适度的要求。此外还进行了结构稳定性分析,分析结果表明结构具有较好的稳定性。

类门式刚架结构在储备煤工程中的应用

介绍了几种常见的封闭式储煤场结构形式,并以中煤平朔安太堡电厂新建储煤场为实际背景,对储煤场结构形式进行了方案对比。分析了空间网壳结构和类门式刚架结构两种结构形式,分析结论认为,门式刚架结构在空间利用率、材料利用率、施工难易度、用钢量等方面较空间网壳结构具有明显优势,能更好地满足项目需要。同时还介绍了类门式刚架在实际项目中的应用,通过计算分析得出类门式刚架结构在水平、竖向荷载作用下的变形特点,提出了储煤场顶部输煤栈桥封闭门刚柱顶位移的计算方法。

空间网格结构多维多点随机地震响应分析的高效算法

将林家浩教授提出的"虚拟激励法"进一步推广应用于空间网格结构多维多点非平稳随机地震响应分析,推导了多维虚拟激励随机振动分析方法的理论公式,给出了峰值响应估计方法,并讨论了多维地震动的随机模型及参数选取,通过编制的专用计算机程序分析了网壳结构的随机地震响应。本方法自动包含了参振振型间及各输入地震分量间的相关项,计算精确、快速,非常适合分析频率密集型空间网格结构的随机地震响应,是一种高效的随机振动分析算法。

风荷载下单层柱面网壳的动力稳定

以一单层柱面网壳为例,利用Budiansky-Roth准则研究空间结构在风荷载下的动力稳定性。介绍了Budiansky-Roth准则,通过风洞试验获得单层柱面网壳上的风荷载并研究其动力稳定性,讨论了初始几何缺陷、风向角和风压系数的影响,并将动力失稳分析结果与我国规范和阵风响应因子法(GRF法)计算动力响应导致结构破坏的方法作了比较。研究结果表明,空间结构进行风荷载下的稳定性设计时有必要研究其在风荷载下的动力稳定性。

变边界约束空间结构分析方法研究

提出了一种变边界约束结构分析的有效方法,导出了静力分析的扩充矩阵,建立了相应的非线性有限元方程,提出了用于变边界约束结构分析的强制约束法计算策略和整体稳定计算方法.作为工程实例,对采用这种设计理念的国家大剧院网壳结构进行了分析计算及比较,总结出该结构体系的优点,验证了方法的有效性.

AutoCAD VBA在大跨空间结构几何造型中的应用

网壳结构节点和杆件的数目繁多,使内力分析模块所需的输入数据大大地增加,这就使工程设计人员难以直观而迅速地检查输入数据正确与否。本文介绍了在AutoCAD2000平台上采用VAB开发工具建立球面网壳几何模型的方法,详述了凯威特网壳几何造型特点及程序实现过程;通过AutoCAD与FEA分析程序的结合,为通用有限元程序中网壳结构的建模提供了一种新方法。

大跨空间结构理论研究和工程实践

结构形式的创新和有力的理论研究支持 ,是大跨空间结构健康发展的两个关键因素。文章结合笔者参与的若干大型工程 ,从一个侧面反映我国十余年来在空间结构形式创新方面所进行的努力。简要介绍了笔者在悬索体系解析计算理论、单层网壳结构稳定性、网壳抗震性能和振动控制。

基于磁流变液阻尼杆件的空间网壳风振半主动控制

对基于磁流变液阻尼杆件的空间网壳结构风振控制问题进行研究.将磁流变液阻尼器与网壳结构杆件结合,形成智能构件空间网壳结构.利用Bingham粘塑性模型描述磁流变液阻尼器的性能,采用Bang-Bang半主动控制算法,提出结构的广义弹性能和广义动能作为评价结构控制效果的指标.对一局部双层凯威特球面网壳结构,采用上层双十字交叉方案布置磁流变液阻尼器,并开展数值计算.结果表明,采用广义弹性能和广义动能指标可较好地反映对结构风振控制的效果.

地震动差动作用下大跨度空间网壳结构的反应分析

选取100 m跨度的双层柱面网壳结构为研究对象,采用时程分析法,分别进行了结构在单向和三向地震行波输入作用下的反应分析,并针对多种视波速情况进行了研究,考查了地震动不同输入情况下结构杆件内力的分布特点,对其进行了对比分析,为大跨网壳结构的抗震设计提供了理论依据。研究表明,考虑行波效应会使结构部分构件内力有一定程度的提高,多维地震作用比单维地震作用下结构的杆件内力大。由此得出结论:对于大跨度空间网壳结构,应该进行多维非一致输入下的地震反应分析;为保证抗震安全,应对可能出现的地面视波速进行全面分析。

空间网格结构多维地震反应分析方法研究现状

空间网格结构应用广泛,但其动力特性复杂,在地震作用下多维耦合效应显著。在总结现有研究成果的基础上,阐明了目前关于多维地震动输入和结构抗震性能参数研究的不足和存在的问题;在性能化抗震设计和多维地震反应分析的视角下,分析了振型分解反应谱方法、时程分析方法、增量动力分析方法、推覆分析方法以及随机方法的研究现状,指出了不同方法在多维化和实用化过程中面临的关键问题;介绍了空间网格结构抗震性能水准划分方法和相关指标,指出了现有指标的局限性,提供了可行的研究思路。最后,论述了发展多维推覆分析方法的必要性。

基于MR阻尼器的空间网壳结构模糊控制

基于模糊控制原理,提出和构建运用于大型杆系空间结构的模糊控制系统和简化模糊控制器组成,包含模糊化接口、规则库、插值查询表等。运用该模糊控制器,实现对典型网壳结构的振动控制和数值仿真。对比分析采用不同结点的位移、速度作为双输入时的结构动力响应。研究表明,该简化的模糊控制器设计简便、易于操作、振动控制效果显著。

空间结构振动控制的阻尼器位置寻优分析

推导了基于阻尼器速度反馈的结构振动方程和状态控制方程,提出以控制系统闭环传递函数的H∞范数为位置寻优指标,提出基于结构动能和弹性能度量结构振动控制效果的指标.针对空间网格结构,利用遗传算法,在对阻尼器的布置位置实施二进制编码基础上,通过代际交叉和变异操作,寻找阻尼器优化位置.研究显示,本方法可有效寻找阻尼器的优化布置位置,有助于减小空间网格结构的振动反应.

单层铝合金空间网格结构的阻尼特性

对4个已建成的单层铝合金空间网格结构进行现场激励,获取了结构的加速度响应曲线。对各加速度响应曲线进行模态参数识别,分析铝合金空间网格结构的阻尼比变化规律。分析结果表明,随着加速度幅值的增加,此类结构的阻尼特性呈现三阶段变化规律;研究成果可为类似结构的阻尼矩阵构造、工程设计和动力分析提供参考。

空间网壳结构的自调整模糊振动控制

基于模糊控制原理,构建运用于大跨空间网格结构的经控制规则修改的自调整模糊控制器,提出含有一个和多个调整因子的控制规则的解析形式及其相应控制规则表,且对控制规则进行调整因子自寻优。运用该模糊控制器,实施对网壳结构的振动控制,数值对比分析在自调整模糊控制器与未经过规则修改的模糊控制器下,结构动力响应及调整因子在自寻优前后的结构动力响应。研究表明,该自调整模糊控制器设计简便,振动控制效果明显。

大跨空间结构若干理论问题研究

大跨空间结构是我国十余年来发展十分迅速的一个领域。结构形式的创新和有力的理论研究支持是大跨空间结构健康发展的两个关键因素。文章简要介绍笔者及其梯队在悬索体系解析计算理论。单层网壳结构稳定性、网壳抗震性能和振动控制、悬索和薄膜结构的风致动力响应等理论研究领域取得的一些进展。

考虑积雪漂移效应的单层柱面网壳结构承载能力研究

雪荷载随机分布对空间结构的稳定性和承载能力影响较大,风致积雪漂移和积雪融冻造成过重大工程事故。为研究雪荷载随机分布对柱面网壳结构承载能力的影响,利用有限元软件ANSYS对某30m跨单层柱面网壳结构进行了数值分析,通过研究雪荷载半跨均布渐增随机分布、满跨不等值均匀随机分布、半跨三角形不等值随机分布和半跨节点雪荷载随机分布及组合等工况,总结了450种雪荷载随机分布工况下结构变形发展规律和最不利雪荷载工况。结果表明,当风致积雪漂移产生的附加雪荷载分布于靠近柱面网壳底部1/4跨区域,或除雪不及时造成单侧屋盖积雪融化或除雪不彻底造成的单侧屋盖无雪,都将使结构变形超过最大设计值,属于更不利的雪荷载布置工况。

空间结构在杭州市建筑中的应用与展望

当前空间结构在建筑中的应用越来越多,实地调查浙江黄龙体育中心网球馆、杭州大剧院、杭州国际会议中心及浙江大学风雨操场等典型空间结构建筑并整理分析资料,涉及开合结构、张弦梁结构、膜结构、斜拉网壳结构等,总结其创新点,并在此基础上展望未来空间结构的发展。