新型抑制屈曲支撑极限承载力分析

简述了新型抑制屈曲支撑的发展情况,对同济大学结构稳定与监控课题组提出的新型抑制屈曲支撑建立了简化的力学模型,并据此采用有限元软件对其进行建模分析,得到不同截面与长细比的新型抑制屈曲支撑在轴力作用下的极限承载力.通过将分析值与内管按规范方法的极限承载力计算值相比较表明,新型抑制屈曲支撑能有效提高承载力,也为该新型支撑在网架、网壳结构失稳监测中的应用提供了初步的设计理论.     

三向球面空腹网壳稳定性分析

利用非线性有限元法对三向球面空腹网壳稳定性能进行了研究,采用了特征值屈曲分析和非线性屈曲分析两种方法来考查了三向球面空腹网壳的屈曲模态和失稳全过程。通过大规模的几何参数分析得到了不同矢跨比、网壳厚度和不同支承条件下的荷载—位移曲线和极限承载力。最后将三向球面空腹网壳与相同用钢量的单层网壳进行了对比。     

金寨影剧院网壳屋盖结构的分析与设计

金寨影剧院屋盖采用了椭圆抛物面网壳结构.文章对网壳结构进行了结构的动力分析,计算了结构在风荷载作用下的响应,并对网壳结构进行了考虑初始几何缺陷的屈曲分析,得到了结构的极限承载力.     

基于可靠度的单层网壳结构临界稳定承载力计算方法

为研究基于可靠度的单层网壳结构临界稳定承载力计算方法，选取并改进随机缺陷模态叠加法，作为单层网壳结构初始几何缺陷模拟方法；结合混合阶容积公式，高效准确地计算结构稳定承载力的前四阶统计矩，进一步采用移位广义对数正态分布重构结构稳定承载力概率密度函数；并在给定目标可靠指标或失稳概率下确定单层网壳结构稳定承载力。分别采用六角星网壳模型和K8单层球面网壳结构验证了基于可靠度的临界稳定承载力计算方法的有效性，计算结果表明：采用前四阶屈曲模态叠加所获得的稳定承载力概率分布离散性更大，稳定承载力下降规律与一致模态缺陷法结果基本一致，且现行规范缺陷幅值取跨度的1/300较为保守。     

某锥形穹顶半刚接单层网壳分析与设计

以某图书馆的锥形穹顶单层网壳为研究对象,分析其受力变形性能和整体稳定性能.对比研究了不同截面方案和节点假定对网壳构件承载力、屈曲特性和极限承载力的影响.采用多尺度有限元分析方法,真实模拟节点性能,与节点刚接、铰接模型的计算结果进行了对比.结果表明:采用钢管非加劲相贯焊连接的单层网壳为典型的半刚接网壳,合理的杆件截面设计可使其整体稳定性能接近于节点刚接模型;节点铰接会改变单层网壳的屈曲形态,使结构整体协同性能严重弱化或丧失;多尺度有限元分析方法是判别节点刚度和承载力的有效方法,可真实反映节点性能对整体结构性能的影响.     

初始几何缺陷对单层球面网壳结构地震承载力的影响研究

为研究不同初始几何缺陷对单层球面网壳结构地震承载力的不利影响,根据"拟壳法"的内力状态,提出了弯曲应力为主杆件数量占有效杆件总数的百分比最大,作为网壳最不利缺陷的判别准则.基于该准则,以跨度80m的K8型单层球面网壳为例,开展了考虑最不利高阶模态缺陷的网壳结构地震承载力影响分析.结果表明,网壳结构最不利缺陷一般出现在高阶屈曲模态;相比最低阶屈曲模态缺陷,最不利高阶模态缺陷计算所得的网壳结构地震动力响应显著增大,结构地震承载力明显降低;最不利缺陷的判别准则只需考虑前20阶屈曲模态范围,即可保证网壳结构地震承载力的计算精度和计算效率.     

柱面空腹网壳结构的稳定性和参数分析

为了确定柱面空腹网壳结构从稳定平衡状态变为不稳定平衡状态的临界荷载和屈曲后的形态,深入研究柱面空腹网壳结构的稳定性。采用有限元分析方法,在对柱面空腹网壳结构进行计算分析的基础上,进一步进行屈曲模态分析及非线性参数化屈曲分析。目前方钢管构成的空腹网壳在已有研究中并不多见,以方钢管构成的空腹网壳结构为主要研究对象,分析该类结构矢跨比、结构厚度、截面尺寸等参数变化对结构极限承载力的影响,从而得出在不同参数变化下柱面空腹网壳结构的稳定性情况。     

基于TensorFlow的单层球面网壳结构极限承载力预测

为研究单层球面网壳结构极限承载力问题,基于TensorFlow下的BP神经网络算法,考虑非线性分析中的复杂映射关系,建立神经网络模型,对K8型单层球面网壳结构的极限承载力进行预测。在此基础上,考虑结构网格形式的不同,建立新的神经网络模型,预测Kn型单层球面网壳结构的极限承载力;将预测结果与有限元和文献回归公式的计算结果进行对比分析。研究结果表明：预测的K8型单层球面网壳结构的极限承载力与有限元结果误差均值为1.666%,文献回归公式计算的结果与有限元的计算结果误差均值为3.994%;预测的Kn型单层球面网壳结构的极限承载力与有限元结果误差均值为4.774%,文献回归公式计算的结果与有限元的计算结果误差均值为5.163%。可见利用神经网络对单层网壳结构极限承载力进行预测是可行的。     

空中华西村空间钢结构分析与设计

空中华西村裙房屋顶和主楼顶部球体分别采用了网架和网壳结构。裙房网架和顶部网壳结构复杂,需要对其补充进行局部结构的动力分析。计算中对网架、网壳以及结合局部主体结构和结合完整主体结构三种情况分别建立计算模型,在此基础上分别计算了结构在风荷载和地震作用下的响应,并对计算结果进行了分析和对比。对网壳结构进行了考虑初始几何缺陷的屈曲分析,得到了结构的极限承载力。     

基于改进一致缺陷模态法的轴压圆柱薄壳极限承载力分析

对结构进行缺陷稳定分析的主要方法是一致缺陷模态法和随机缺陷模态法,一致缺陷模态法对薄壁圆柱壳结构进行非线性分析得到的极限承载力与其实际承载能力有一定差距,随机缺陷模态法则工作量很大。基于圆柱薄壳轴压失稳呈现出多模态屈曲的特点,本文提出改进一致缺陷模态法,通过对圆柱壳分别施加不同屈曲模态找到最不利缺陷分布形式。文中通过有限元法验证了改进一致缺陷模态法的可靠性,同时指出按照某一类高阶屈曲模态施加初始缺陷能得到薄壳的最不利极限承载力。     

考虑弯矩作用梭形钢格构柱的稳定性能

通过弹性屈曲分析和考虑大变形的弹塑性非线性分析首次考察轴力和弯矩共同作用下梭形钢格构柱的稳定性能。首先提出梭形格构柱截面刚度变化率的概念并分析其弹性屈曲性能,进而考察弯矩作用对梭形格构柱稳定性能的影响,重点分析轴向应力、弯曲应力和剪应力的发展历程,文中还考察了分肢钢管间距及隔板厚度对稳定承载力的影响。结果表明,截面刚度变化率决定桅杆的弹性屈曲模态;屈曲模态为"C"形的桅杆,弯矩作用导致稳定承载力的降低程度小于屈曲模态为"S"形的桅杆;可通过调整分肢钢管间距获得梭形格构柱的最大稳定承载力,相应的分肢间距与"C"形、"S"形屈曲模态转换的临界分肢间距基本一致;增加隔板厚度对提高"S"形屈曲模态桅杆的稳定承载力更为有效。     

薄壁槽形截面压杆弹性整体屈曲数值计算研究

为研究薄壁槽钢整体屈曲下的数值算法的适用性,以4种不同杆端约束下的薄壁槽形截面压杆为研究对象,根据广义梁理论确定其发生弹性整体屈曲的有效长度及临界荷载,与开口薄壁理想压杆的线性及非线性解析解进行对比,得到一致的临界荷载。利用ABAQUS有限元分析软件建立壳体有限元模型,采用杆端截面形心集中加载,依据约束情况确定杆端约束,以及根据有效长度施加不同初始缺陷的计算模型,开展特征值算法和隐式弧长法数值计算分析。计算结果表明:当开口薄壁压杆的有效长度足够大时,临界荷载的特征值数值解与理论解一致,弧长法计算得到的非线性解误差相对较大。当有效长度不够大时,弧长法计算得到的极限荷载与理论解基本一致,且弧长法可有效追踪后屈曲路径。     

单层肋环型椭圆穹顶网壳整体稳定性分析

大跨网壳结构具有高度的几何非线性,结构设计一般由整体稳定性控制.本文以北京某单层肋环型椭圆穹顶网壳工程为背景,利用非线性有限元计算方法,对其整体稳定性进行了线性特征值屈曲、弹性屈曲以及弹塑性屈曲三方面的分析,并求得了它们的极限荷载.同时,还考察了钢材的屈服强度以及初始缺陷对极限荷载的影响,并将数值计算结果与拟壳法所得的设计临界荷载进行了比较,得出的结论对实际工程具有一定参考价值.     

Analysis based evaluation for buckling loads of two-way elliptic paraboloidal single layer lattice domes

The present paper proposes an efficient method for evaluating elasto-plastic buckling loads of two-way elliptic paraboloidal lattice domes of single layer under vertical loads. The procedure is composed of the following steps: linear buckling analysis to find the generalized slenderness ratio of the specific member that is the most relevant to their loading capacities; the generalized slenderness ratio is applied to obtain the axial strength for the specific member, based on which elasto-plastic buckling load is evaluated. The comparison of the evaluated buckling loads with those obtained from FEM elasto-plastic buckling analyses proves that the procedure is valid and efficient enough to be applied in design practice. Based on safety factors, given in some recommendations, the allowable column strength is also proposed for proportioning the members of elliptic single layer paraboloidal lattice domes.     

中美规范关于卷边槽形受弯构件承载力比较分析

新近纳入北美规范NAS 2004的直接强度法对冷弯型钢构件的畸变屈曲要求单独验算,但《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018-2002)对此还无明确规定。在总结冷弯型钢构件畸变屈曲性能的基础上,对其承载力计算方法给予介绍,由简化模型计算得到的受弯构件的畸变屈曲弹性临界应力中,引入直接强度法计算“规范”(GB 50018-2002)附录中卷边槽形受弯构件的承载力。结果表明,附录中部分截面的受弯承载力由畸变屈曲控制。同时,NAS 2004与“规范”(GB 50018-2002)计算结果的比较表明,“规范”(GB 50018-2002)的计算规定虽安全,但太过保守。因此,提出将翼缘屈曲系数调高至3.0的建议。     

冷弯薄壁型钢轴压构件畸变与整体相关屈曲承载力计算方法研究

基于我国《冷弯型钢结构技术规范》(征求意见稿)和北美规范及澳洲/新西兰规范中的直接强度法,利用国内外已有的试验数据,计算了60根破坏模式为畸变与整体相关屈曲的轴压试件以及50根破坏模式为畸变屈曲的轴压试件的承载力。通过计算值与试验值的对比分析表明：我国《冷弯型钢结构技术规范》(征求意见稿)中直接强度法所计算的轴压试件畸变与整体相关屈曲的承载力与试验值之比的平均值接近1.0,结果较为理想;计算所得的轴心受压试件畸变屈曲的承载力明显高于试验值,偏于不安全。基于上述结果,对《冷弯型钢结构技术规范》(征求意见稿)中直接强度法计算畸变屈曲的承载力提出了相应建议,即畸变与整体相关屈曲的承载力计算公式和畸变屈曲的承载力计算公式不应统一,应区别对待或给出附加核查条件,在计算畸变半波长度和畸变屈曲的承载力时,采用屈服荷载而非构件整体稳定承载力。     

高强冷弯薄壁型钢轴压柱畸变屈曲研究

550MPa高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压柱发生畸变屈曲时会出现三种模式（O—O,O-I,I—I）,考虑材料和几何双重非线性的有限元法对三种畸变屈曲模式的构件承载力、变形模式、畸变屈曲应力、横截面应力的分布等相关性能进行比较分析,可看出三种畸变屈曲模式诸性能存在较大不同,同时畸变屈曲与局部屈曲、整体屈曲在相关性能方面也存在不同。采用直接强度法对畸变屈曲轴压柱极限承载力进行计算,计算结果与试验结果较吻合,故在计算畸变屈曲轴压柱极限承载力时建议采用直接强度法．     

组合空间结构稳定性能分析

一致缺陷模态法是网壳结构缺陷稳定分析中的一种重要方法,但是根据本文的分析,该法直接应用于组合空间结构却存在一些问题.为了充分发挥一致缺陷模态法的优点,文章提出了具体的改进方法.并讨论了利用改进方法得到的最不利几何缺陷对结构自振频率的影响,得到了一些对组合空间结构设计有益的结论.     

冷弯薄壁型钢开口三肢拼合立柱轴压性能试验研究

对18根冷弯薄壁型钢开口三肢拼合立柱的轴压性能进行了试验研究,试件分为A、B两种截面类型：A类由3根冷弯薄壁C型钢拼合而成;B类由2根冷弯薄壁C型钢和1根U型钢拼合而成。得到了各试件的荷载-位移曲线和破坏特征,并将试验结果与中、美两国相关规范“有效宽度法”和“直接强度法”计算结果进行了初步对比分析。研究结果表明：两类截面长柱（LC）系列立柱的破坏特征分别为弯扭屈曲、弯曲屈曲,而中柱（MC）系列立柱A类截面为畸变屈曲、B类截面为畸变屈曲和弯曲屈曲,短柱（SC）系列立柱均为局部屈曲和畸变屈曲。AISI有效宽度法计算结果对于A、B两类截面LC系列立柱偏于安全;对于SC系列立柱则偏不安全;对于MC系列立柱吻合较好。AISI直接强度法计算结果对于A类截面LC和MC系列立柱偏于安全;对于SC系列立柱则偏不安全;对于B类截面立柱直接强度法计算结果与试验结果相差-16-5%~11-2%。《冷弯薄壁型钢结构技术规范》计算结果与试验结果相比,LC系列立柱偏于安全,而MC和SC系列立柱计算结果与试验结果吻合较好,相差分别为 -8.7%~4.7%和 -7.3%~13.7%。