双层索系柔性光伏支架结构受力性能研究

目的研究双层索系柔性光伏支架结构在风荷载作用下的静力性能与动力响应。方法采用ABAQUS有限元软件开展双层索系柔性光伏支架结构的静力性能、动力特性、动力响应和风振系数分析,探究了跨度、横向连接系间距以及挠度限值等影响因素对支架结构受力性能的影响。结果结构的风振响应随着跨度的增加而增大;结构跨中挠度及上层索索力随横向连接系间距的增大而增大;增大上层索预应力可以减小结构的动力响应,而下层索预应力过大会导致结构的风振响应增大。结论通过研究给出了双层索系柔性光伏支架结构的风振系数取值范围以及上、下层索的初始预拉力设置建议,可以为其结构抗风设计提供参考。

滤波电缆原理与应用展望

电缆被称为工业的“血管”和“神经”,广泛应用于设备互联。然而,传统电缆不具备分布式滤波功能,通常成为电磁兼容(EMC)性问题的主要耦合路径。滤波电缆,可以通过在绝缘电线上包裹采用柔性印刷电路板(FPCB)制造的特定缺陷导体层(DCL)、在绝缘圆柱体上包裹缺陷导体传输结构(DCTS),使其能够在轴向上实现分布式滤波功能。DCL或DCTS上具有特定蚀刻图案的导体起到等效的集总电路作用,被加到电缆电路中实现滤波功能,从而抑制干扰信号。采用微波网络分析技术可以高效地分析级联特性。国内外的研究现状和本团队的主要研究成果表明,滤波电缆能够有效实现分布式滤波功能,有望为复杂电磁环境防护提供一种新的解决方案。

大连梭鱼湾专业足球场罩棚索结构设计

针对似浪花状造型的大连梭鱼湾专业足球场索膜罩棚,提出并设计了一种轮辐式上斜交下径向的双层索网结构。索桁架外侧支承于钢压环,内侧设置索拉环。依据风洞试验和风致雪漂移数值模拟报告,对罩棚结构进行抗风雪、抗温度作用、抗震等计算分析,并对罩棚结构进行初始态找形分析、动力特性分析、结构变形及应力分析、结构整体稳定分析、防连续倒塌分析以及关键节点有限元分析研究。分析结果均满足结构设计控制指标要求,结构设计契合建筑设计理念,结构与建筑协调统一,结构安全、经济、合理。

椭圆鞍形单层正交索网结构解析计算方法与形态优化

常见的单层正交索网结构由马鞍面和椭圆柱面相切而成,该类型结构在国内外的大型场馆、公共建筑中得到广泛应用。该文提出一种连续化解析计算方法,以求解椭圆鞍形单层正交索网结构的变形、内力和最优形态,求解过程中仅需解一元方程。计算方法利用平衡方程、变形协调方程,以竖向位移为未知量,推导了正交单层索网连续化计算公式,采用伽辽金法求得近似解。在此基础上,以外环梁平面内弯矩最小为优化目标,以中央承重索垂度为优化变量,以索力、竖向位移和矢跨比为约束条件,利用外环梁弯矩计算公式,通过求解方程得到结构的最优形态并给出优化流程。最后对一个简单算例分别采用有限元法与解析法计算,验证了解析法所得位移、索力、外环弯矩和形态优化结果的准确性。在结构初步设计阶段,利用该解析计算方法,可快速得到荷载态下结构的位移、受力情况和最优形态,避免了有限元法编程、反复试算的繁杂过程。

基于超声的高压电缆中间接头多层结构定位检测

采用相控阵技术可以检测高压电缆中间接头内部铅封缺陷,但此技术的成功应用是建立在接头结构清晰及铅封位置明确的基础上。由于高压电缆中间接头结构复杂,安装后无法确定铅封准确位置,导致缺陷识别困难、检出率低。为此,提出一种基于超声的高压电缆中间接头多层结构定位检测方法。首先,根据中间接头实物建立不同结构区域的模型;其次,利用Comsol仿真软件对尾管段、铅封边缘段和铅封段3个不同结构区域进行超声扫描分析;最后,对中间接头不同结构区域进行试验。经过对比分析可知,3.5 mm处出现明显绝缘密封胶回波,热缩管(防水胶带)回波出现在34.5 mm、22 mm和24 mm处,铅封(尾管)回波出现在36.5 mm、24 mm和26 mm处。试验结果表明,所提方法能快速直观地反映中间接头各层的结构信息,为高压电缆中间接头多层结构定位检测提供了一定的参考。

武汉广电全媒体中心主体结构设计

武汉广电全媒体中心建筑体型复杂,具有大悬挑、大跨度转换等不规则项。针对项目特点,简要介绍了项目的结构体系,对正常使用状态下的大悬挑转换、单层双向索网幕墙等结构重难点的设计进行了阐述。同时,针对各层薄弱复杂连接楼盖,在地震作用下进行分塔模型与整体模型的分析对比。结果表明:通过利用顶部异形空间桁架和楼层大跨度连廊形成东西塔弹性对撑的自平衡效应,有效削减单层双向索网幕墙索力对主体结构的附加作用效应,同时为幕墙提供具有足够刚度的约束边界;对于双向同向下凹的大跨屋盖,利用造型的几何悬垂效应,采用单层双向悬垂受力钢网格结构,实现建筑和结构有机结合;地震作用下,采用取消薄弱连接楼盖的分塔模型和整体模型对竖向构件进行包络设计,提高竖向抗侧力构件的安全度。

单层无内环索网结构-膜屋盖方案研究

对单层无内环马鞍形索网结构与索承式膜屋盖的共同工作性能进行了整体协同找形研究,基于APDL语言构建了结构的有限元模型,总结了协同找形步骤,给出的找形结果满足收敛容差的要求,说明了找形结果的正确性。同时对有限元模型进行了静力性能分析,就三种荷载工况下的膜面应力、索网轴力、结构整体位移进行了比较研究,结果表明,在弹性范围内,三者均随着荷载的增加呈线性增大。最后,就膜材自重、拉索和膜面的初始预应力为参数进行分析,膜材自重、拉索初始预应力对索承式膜屋盖影响较小,而膜材的初始预应力对索承式膜屋盖的影响较大,结构的整体位移对膜面参数变化不敏感,受拉索相关参数改变影响较大。通过对索膜协同工作性能的研究,为单层索网结构的膜屋盖设计提供参考。

基于彭色列闭合多边形的马鞍状单层交叉索网体系研讨

依据彭色列双心椭圆闭合多边形几何定理,提出一种彭色列双心椭圆式马鞍形单层交叉索网体系屋盖结构。研究表明:彭色列双心椭圆式马鞍形单层空间交叉索网体系具有良好的受力性能,下凹承重缆索和上凸稳定索两组缆索协同工作,确保抗风稳定性。结合300 m级超大跨径的体育场屋盖结构,开展几何构形研究,进行工程参数设计,建立MIDAS有限元分析模型,开展马鞍形单层交叉索网体系找形分析,进行其竖向荷载和风荷载作用下的内力分析,验证彭色列双心椭圆式马鞍形单层交叉索网结构体系的合理性。

西安国际足球中心的设计概念与设计定型——超大跨体育场的建筑结构协同创新设计

本文深入解析了西安国际足球中心建筑与结构协同创新设计的概念方案与定型过程,既探讨了E+iDEA与扎哈·哈迪德建筑师事务所进行的深度创意合作,又解读了建筑和结构在概念成形初期就紧密合作的创作思考。本文着重阐述了该球场大跨屋盖形式背后的数理几何设计逻辑和推演过程,详细揭示了这一全球首创的超大跨正交双层开洞索网体系的诞生过程及性状优势,为国际语境下建筑与结构的深度协同创新设计展现了原创问题的实证性回应[1]。

高压XLPE电缆缓冲层烧蚀故障机理分析与结构优化

高压交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆缓冲层烧蚀故障频发,在行业内引起广泛关注。电缆结构优化有利于解决放电烧蚀问题,文中从缓冲层放电灼伤机理角度出发,建立电缆有限元模型进行电场仿真,分析讨论不同结构参数下气隙电场分布的变化,并开展模拟试验对结构优化方案进行研究。结果表明:在满足电缆设计要求的前提下,减小缓冲层厚度、减小轧纹深度、增加金属套和缓冲层的挤压深度有利于减弱接触不良导致的气隙电场畸变;平滑铝套结构与缓冲层的接触电阻较小,在抑制缓冲层放电烧蚀故障方面具有优势。

高压电缆缓冲层烧蚀故障与对策分析

阐述高压电缆的缓冲层结构发生烧灼故障,不能发挥良好的缓冲和保护作用,分析故障产生的原因。试验结果显示,进水受潮是缓冲层产生白色粉末及烧灼现象的主要因素,应采取多种措施,有效避免缓冲层出现此类问题,从而提高高压电缆的安全性。

深水脐带缆结构阻尼的数值与试验研究

深水动态脐带缆内部结构复杂,其阻尼特性对脐带缆的舞动以及疲劳损伤有着重要的影响。脐带缆在和流体相互作用过程中,脐带缆内部构件可能会产生滑动,进而影响脐带缆的结构阻尼,这也使得真实海况中脐带缆的舞动和疲劳是一项复杂而值得深入研究的课题。为验证有限元模型能够很好地模拟脐带缆的结构阻尼特性,在考虑内部结构单元间摩擦的基础上,利用ANSYS建立了用于中国南海某油田的脐带缆多层滑移接触摩擦模型。同时,采用自由衰减法对该动态脐带缆开展了原型试验,测得了该缆的结构阻尼比与自振周期。通过对比有限元模型计算结果与原型试验结果发现:数值模型获得的该脐带缆的结构阻尼值与试验值非常接近,这为工程中获得脐带缆结构阻尼比的值提供了好的方向。

某体育中心结构设计

详细介绍了某体育中心的结构设计。针对项目用地条件,工程采用了先进、同时对施工吊装设备要求较低的索承结构体系。体育馆、训练馆和游泳馆充分利用周圈布置的环梁和V撑为索结构屋盖提供水平和竖向刚度;大跨度屋盖刚度由索结构体系自身的预张索力提供。根据建筑造型以及功能要求,场馆下部混凝土采用框架结构、预制看台板体系,屋盖钢结构分别采用索穹顶、单层索网、轮辐式双层索网以及张弦梁等索承结构体系,达到了技术先进、安全适用、经济合理、美观以及高效的材料利用率的目标,为大跨度索承结构体系在强台风地区的应用起到了一定的推动作用。

高压XLPE电缆缓冲层故障研究现状综述

在分析缓冲层材料特性的基础上,论述国内外有关缓冲层故障的研究现状,并为未来研究提供改进建议。综述性研究表明:放电是引起缓冲层烧蚀故障的直接原因,而电缆受潮是此类故障发生的必要条件。长期受潮会加速白粉的形成,并导致缓冲层电阻率升高。当铝护套与绝缘屏蔽层间存在气隙时,缓冲层电阻率升高、白粉的形成与过电压的冲击会使气隙内局部场强超过击穿场强,最终导致放电烧蚀。全文综述结果总结缓冲层故障成因,并在此基础上提出相应的调整建议,可以为缓冲层故障防范提供参考。

基于双层平面索变形的车辐式张拉结构找形方法

建立了由上层索、下层索、飞柱组成的双层平面索结构,根据节点平衡推导了各索段拉力的计算公式;基于索拉力产生的平衡荷载与索拉力水平分量及索竖向变形之间的关系,推导了平面索在竖向荷载作用下变形计算的有限元列式;通过对平面索结构边界节点施加竖向位移,将上下索边节点移动到建筑要求的位置;当飞柱高度不同时,可通过飞柱的伸长或缩短达到设计要求的飞柱高度,最终实现车辐式张拉结构找形。本文还给出了找形后结构分析和索张拉控制所需的初应变计算公式以及考虑边界梁和柱子在索力下产生弹性变形的处理方法。通过对车辐式张拉结构工程实例进行找形计算,介绍了有限元法的计算过程;对找形后车辐式张拉结构进行了受力分析,将找形时结构荷载施加在找形后的结构上,结构最大竖向位移仅为0.72mm,验证了该找形方法的正确性。

基于最速下降法的可展开索网天线型面调整方法

考虑到索网结构的几何非线性和节点位移的高度耦合,为提高索网天线的型面调整效率,需设计合理的型面调整优化方法。文章根据双层索网结构的拓扑关系,将平衡矩阵和柔度矩阵分块化表示,通过偏导方法推导了任意平衡状态下型面误差对于张力阵拉力的梯度公式,利用型面误差梯度的无穷范数确定对型面误差影响最显著的张力阵单元。结合最速下降优化算法,采用型面误差负梯度方向作为优化路径。通过调节张力阵拉力,降低由于索网长度误差引起的型面误差。建立环形桁架天线的双层索网模型,进行型面调整数值试验,结果表明调整后的型面误差已趋近为零。

索穹顶与单层网壳组合结构的模型试验研究

研究索穹顶与单层网壳组合的新型空间结构的受力性能.设计肋环型索穹顶与肋环双斜杆型单层网壳组合的结构,对其进行下部索穹顶预应力张拉试验以及结构在全跨和半跨荷载下的静力性能试验.根据试验结果对试验的计算模型进行修正,并将结构在全跨和半跨荷载下的试验实测数据与理论分析结果进行比较.结果表明,实测数据与理论分析之间差异较小,模型设计和试验方法合理,理论分析方法正确.修正的计算模型能准确反映结构的力学性能.

东北农大研究生院大楼玻璃采光顶结构设计分析

由部分单层椭球体壳和其后的竖直玻璃幕墙组成的采光顶结构,采用点支式玻璃幕墙,结构通透、美观,视觉效果好。部分单层椭球体壳结构,由于其结构形式复杂,以往对于该类结构研究较少,对于其力学性能缺乏了解,因此采用ANSYS软件对部分椭球体结构进行了各种荷载工况的分析,同时分析了结构的稳定性,得到了各种荷载对结构受力性能的影响,为结构设计提供了依据。

单层双向正交马鞍形索网结构施工仿真计算研究与应用

单层双向正交索网结构是由两个方向的正交拉索组合而成的索网体系,其成型过程与约束形式、成型方法等密切相关,需要通过大量仿真计算分析来确定成型方法。国家速滑馆屋盖是由单层双向正交马鞍形索网、环桁架及幕墙索组成的组合结构体系,结构跨度为124 m×198 m,是目前世界上最大跨度的单层双向正交索网结构。为了制定行之有效的施工方案,采用有限元软件MIDAS/Gen,对该索网结构的施工过程进行了详细的仿真计算分析,对多种成型方法进行了比选,并对不同的支座约束形式进行了计算分析,最终确定了"地面组装索网,承重索整体提升,稳定索同步张拉"的施工方法。对该施工成型方法进行了全过程仿真计算分析,成型过程中支座仅承受竖向力,配重挂完后,进行支座锁死。计算结果与实际监测结果的对比分析表明:采用该索网成型方法不仅可以保证结构成型状态满足图纸要求,而且可以确保施工过程的安全可靠。

杭州亚运会拳击场馆杭州体育馆屋盖单层索网结构提升改造分析与设计

杭州体育馆是我国较早建成的马鞍形单层索网体育建筑,屋盖单层索网结构由56根承重索和50根稳定索组成。2022年杭州亚运会将用作拳击比赛主场馆,需进行提升改造设计。新屋面系统重量增加,导致原承重索最大拉力略超设计值,需要进行结构加固。通过不同方案的比选,确定了新增11根拉索的改造方案。进行了屋盖索网结构从拆除到增索、新建屋面系统的全过程施工模拟分析。结果表明,原屋面系统拆除过程中索网产生的较大上抬变形,必须设置配重以减小变形。以拆除前的现状为参考,原屋面系统拆除时索网上抬变形,新屋面系统安装完毕后则又比现有位置下降54mm,承重索的拉力略有增加。屋盖索网结构对风荷载和雪荷载较为敏感,地震作用和温度作用下产生的变形和内力可以忽略不计。此外,还进行了新索旧索索夹和新索端部节点的设计,并通过缠绕防腐胶带的方式提升索网耐久性。