索撑双向网格型单层柱面网壳稳定性研究

双向网格型单层柱面网壳结构不仅外型美观、各构件布置规则,而且质量轻、采光好。但是随着网壳跨度越来越大,整体稳定性问题也日益突出,因此制约了此类网壳结构在实际工程中的应用。为此,针对双向网格型单层柱面网壳结构,提出了一种新型布索方案,即在双向网格面内布置斜拉索提高结构的面内刚度,在双向网格面外通过撑杆布置横、纵拉索提高结构的面外刚度。首先通过对不同跨度网壳结构的弹塑性分析验证拉索的布置效果,并考虑各种参数变化对结构稳定性的影响,论证了此类网壳结构的合理性和实用性。其次,结合模型的静力试验研究了此类索撑柱面网壳结构的稳定性,论证了拉索布置的合理性。结果表明,采用撑杆和拉索的交错布置后,网壳结构的受力更加合理,其承载能力有了大幅度提高。此类索撑网壳结构为缺陷不敏感结构,但是撑杆长度对结构承载能力的影响很大,对于不同跨度的网壳结构,撑杆的最佳长度有所不同,实际工程中要确保撑杆具有最佳长度。     

一种由索穹顶与单层网壳组合的空间结构及其受力性能研究

提出了一种由索穹顶与单层网壳组合的空间结构形式,该结构不仅充分利用了索穹顶的受力特性,而且发挥了单层网壳便于铺设刚性屋面板的优势。给出了葵花型、肋环型、Kiewitt型、鸟巢型4种索穹顶结构与相应网格布置的单层网壳的组合结构形式,结构顶部可采用封闭和开口两种形式。定义了索穹顶与单层网壳之间连接杆的荷载传递系数、索穹顶和单层网壳的支座竖向反力分配系数。以葵花型索穹顶与单层网壳的组合结构为例,探讨了结构在均布荷载和集中荷载作用下的受力性能以及结构的矢跨比、预应力水平、网壳杆件截面等参数对结构受力性能的影响。计算结果表明,外荷载越小、矢跨比越小、预应力水平越大和网壳杆件截面越小,索穹顶承担的外荷载比例越大。     

单层预应力网格钢结构稳定性研究

某单层预应力网格幕墙钢结构由形似花瓣的5个独立的外加预应力索网的椭球形单层网格杆系结构组成，每根竖杆均为一通长连续构件，而横杆则与竖杆铰接，形成一组特殊的单层网壳结构。钢网壳内侧通过连杆铰支于内部混凝土结构上，外侧为预应力索网。此网格结构并非作为屋盖水平放置。而是作为玻璃幕墙的支承结构垂直放置，其连接与支承方式均不同于常规的单层网壳。本文深入探讨这类型特殊网壳的稳定性态和特征，对类型该结构的线性稳定，完善结构非线性稳定，有初始缺陷结构非线性稳定和弹塑性稳定进行分析，得出几点有益的结论，为该类型网壳结构的设计提供数据资料和依据。     

单层柱面索撑网壳结构的形态优化

索支撑空间网格结构是一种适合于玻璃采光顶结构特点的新型单层网壳结构形式。目前对于索支撑空间网格的研究主要集中在几何建模、网格划分、整体稳定性能和静力性能等方面,在索支撑空间网格结构形态优化方面国内外的研究和应用还相对较少。采用了基于结构整体应变能为目标函数的共轭梯度法对单层柱面索撑网壳结构进行形态优化。首先,介绍了形态优化方法的选取,然后介绍了以应变能为目标函数的共轭梯度法。最后针对单层柱面索撑网壳,以结构的整体应变能为目标函数,曲面高度作为设计变量,结构的位移和矩形钢管的最大应力作为状态变量,采用共轭梯度法,通过调整曲面高度,寻找到了具有最小应变能的高刚度的较优曲面,并对该曲面进行了理论分析。     

一种预应力单层折面网壳结构的简捷计算方法及试验研究

宝石群单层折面网壳外形犹如宝石晶体,是一种近年来兴起的由一系列三角形折面网格单元组成的单层网壳结构。经研究发现,在该单层折面网壳结构基本体系内设置若干圈环索,可优化其受力性能、提升结构刚度进而达到优化结构设计的目的。通过研究该结构构形特点,提出了基于简化杆系计算模型的预应力体系计算方法,可以方便地确定不同预应力分布下网壳结构的内力及位移,同时可进行预应力优化设计,并通过模型试验验证了该方法的可靠性。     

一种预应力单层折面网壳结构的试验研究

单层折面网壳是近年来新兴起的一种由三角形折面网格组成、外形如宝石群或宝石晶体的单层网壳结构。为改善单层折面网壳的受力性能、提高结构刚度、优化结构设计,可在其基本结构体系的基础上增设若干道预应力环索。以铰接B6,8型单层折面网壳为例,通过模型静载试验验证了理论分析的可靠性,对比分析了结构施加预应力前后的受力性能,并在施工张拉模拟试验的基础上给出了合理可行的张拉施工方法。     

新型拉索-单层柱面网壳结构的稳定性和参数分析

为了确定新型拉索—单层柱面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性态,利用有限元分析软件ANSYS建立梁单元、杆单元和索单元的组合有限元模型,采用弧长法对新型拉索—单层柱面网壳结构在不同荷载工况下初始缺陷的非线性屈曲进行了弹性大挠度跟踪分析。通过改变结构参数、几何参数等因素,较深入地研究了该新型结构的非线性稳定性能。     

一种矩形平面弦支柱面网壳的形体及受力特性研究

弦支穹顶是一种典型的由索、杆、梁单元组成的空间结构,可充分发挥预应力技术的优势来提高单层网壳的刚度和承载能力.近年来已有较多的研究和工程应用,如用于体育建筑、会展建筑等,但其建筑平面多为与穹顶球面(椭球面)网壳相应的圆形平面(椭圆形平面),比较单一,影响了推广应用范围.本文提出一种由上部单层柱面网壳和下部弦支体系组合而成矩形平面的弦支柱面网壳,对其结构型体进行了研究.根据单层柱面网壳网格类型和弦支形式提出了n环弦支单向斜杆正交正放网格型柱面网壳、n环弦支两向正交正放网格型柱面网壳、n环弦支联方网格型柱面网壳、n环弦支三向网格型柱面网壳等四种弦支柱面网壳.以单跨单波三环弦支单向斜杆正交正放网格型为例对弦支柱面网壳的受力特性进行了深入研究,探讨了预应力水平、杆件截面、矢跨比等参数变化对弦支柱面网壳内力和变位的影响,并对其特征值屈曲、非线性屈曲和基本模态进行了分析.分析研究结果表明,矩形平面的弦支柱面网壳是一种技术经济指标优越、有推广应用前景的新型空间结构.     

中心环-套筒节点单层网壳结构稳定性研究

将装配式节点中心环-套筒节点引入到K8单层网壳结构中,建立装配式单层网壳结构数值模型。研究中心环-套筒节点单层网壳静力稳定性能,并与刚接单层网壳结构进行比较。讨论矢跨比和跨度对结构整体稳定性能的影响。研究结果表明:最大适用跨度下中心环-套筒节点单层K8球面网壳稳定承载力约为刚接结构的62%。随矢跨比的增大,装配式单层网壳结构稳定承载力增大,结构稳定承载力随着跨度的增大而减小。     

大跨度椭圆形索承单层网壳受力性能及影响因素分析

以常州体育馆屋盖120m×80m椭圆形索承单层网壳为背景,研究了椭圆形索承单层网壳结构布置的变化规律,发现采用较大的网格可减小整体结构的用钢量;更密的索杆布置,可显著提高结构的稳定性能;上部区域撑杆高度的增加,能提高结构的刚度与稳定性;下部区域撑杆高度的增加,能减小支座反力及杆件内力。同时探讨了影响椭圆形索承单层网壳受力性能及稳定性能的多个关键因素,通过对椭圆长短轴比值的研究,建议不宜采用长短轴比值过大的平面;通过对索预应力值的研究,提出应以长、短轴支座水平反力均较小作为确定索预应力值的原则;通过对屈曲部位的分析,提出可以通过调整杆件截面,将屈曲部位控制在预定区域,从而用较少的材料取得较大的稳定承载力。     

拉索预应力双层柱面网壳结构布索方案研究

预应力双层网壳结构,主要布索方案有结构体内布索、结构体外直线和折线布索。但网壳结构类型众多,在讨论网壳结构的布索方案时是难以面面俱到的,只能通过对典型结构的研究得出一般规律。本文提出一种新型布索结构形式,且以拉索预应力双层柱面网壳结构为例,研究了用高强钢索代替网壳沿短跨方向的下弦所有杆件,当每段索上施加不同预应力时所引起的结构内力和位移的变化规律,并与其它布索方案进行对比分析,突出了该结构的特点和优势,为工程应用提供了新的结构形式。     

拉索预应力双层柱面网壳结构非线性分析

提出一种新型的拉索预应力网壳的布索形式,即用高强钢索代替网壳沿短跨方向的下弦所有杆件,每段索施加不同的预应力。对一拉索预应力双层柱面网壳模型,利用有限元计算软件ANSYS进行非线性分析,得出该结构的内力、位移分布特点及规律,为实际工程设计提供必要参数。     

弦弓式预应力柱面网壳结构风洞试验及风致效应研究

弦弓式预应力柱面网壳结构是一种新颖的结构形式,通过对网壳下部拉索施加预应力使结构成为自平衡体系,某火电厂干煤棚为弦弓式预应力柱面网壳结构在干煤棚结构中的首次应用,风荷载是其主要荷载之一,目前规范对该类网壳结构的体型系数未作明确规定,因此需要进行风洞试验来确定其体型系数,试验考虑了网壳周边环境的作用,严格模拟了规范规定的大气边界层风场,分析研究了网壳表面风压分布规律及其影响因素,给出了可供设计采用的体型系数,同时进行了风致效应的研究,研究表明,周边环境对网壳表面风压分布的影响较大而煤堆的影响较小,大气边界层风场中风速脉动导致的风压改变在设计时已不容忽视,风荷载对网壳下部预应力拉索应力起着卸载作用,各索的最大应力减少比例在20％左右。     

去索对无环索弦支穹顶静力性能的影响规律研究

无环索弦支穹顶结构的下部预应力索支体系较为繁冗,影响其整体受力性能且给施工造成一定困难,需要进行合理优化。以某体育馆60m跨屋盖为实例,研究去索对无环索弦支穹顶结构静力性能的影响。针对原结构下部三层预应力索支体系,设计了四种去索方案,综合分析不同去索方案对上部网壳结构总应变能、整体结构最大竖向位移和承载力的影响程度,确定最优去索方案。模拟最优去索方案对无环索弦支穹顶结构进行静力性能参数分析,研究撑杆高度、拉索索力、初始几何缺陷对结构刚度和承载力的影响。结果表明：去索位置越靠近中心,对上部单层网壳总应变能影响越小,对结构刚度和结构承载力的削弱越小,节约用钢量越少;去除第三层索对上部单层网壳应变能、结构刚度和承载力影响很小,建议在优化时优先考虑去除第三层索;第一层撑杆高度和第一层拉索预应力的增加可以使结构整体结构刚度显著变大,对结构承载力影响不大而对失效模式影响较大;第二层撑杆高度的变化对结构刚度无影响,对结构承载力和失效模式影响很小;第二层拉索索力的变化对结构刚度和承载力影响不大而失效模式影响较大;建议在优化时优先考虑调整第一层拉索和撑杆;初始几何缺陷对结构承载力影响较大,初始缺陷越大结构承载力越低,而对结构失效模式影响不明显。     

预应力网壳结构布索方案研究

本文通过对预应力网壳结构不同布索方案的研究，提出了适用于预应力网壳结构的布索原则。     

弦支网壳结构的静力分析

待建的安徽大学体育馆钢屋盖是由单层六角锥形网壳和索杆张拉结构组成的新型弦支网壳结构。应用有限元软件ANSYS对该屋盖结构进行了考虑几何非线性的静力分析，分析了单层网壳各组成部分对结构所起的作用及索杆结构对结构力学性能的改善作用，提出空间结构概念设计的几个方面，供结构设计参考。     

华能大厦单层柱面网壳的设计及分析

以某低矢跨比的单层柱面网壳分析与设计为例,分析该网壳在各种荷载作用下的受力特点;讨论网壳支承刚度对网壳的受力影响;介绍网壳的设计和节点构造方法;并着重研究网壳的整体稳定性。得出：低矢跨比单层柱面网壳的整体稳定对支承刚度和初始几何缺陷较敏感;考虑塑性影响后,低矢跨比柱面网壳的稳定承载力相对弹性稳定承载力有大幅度降低;不同...     

体育场看台预应力斜拉钢网壳拉索张拉分析

针对南京江宁主体育场看台顶篷桅杆斜拉钢网壳的拉索张拉,介绍了前索调整索长、后索张拉成形的施工方法,分析了预应力初始态、支架支撑状态以及张拉过程中结构的反应,优化了施工方案,掌握了张拉过程中索力变化和结构变形的规律,为拉索施工和张拉监测提供了依据。     

预应力拉索网格结构的设计与研究

结合近年来多项预应力拉索网格结构工程的实践 ,以多个各具特色的预应力拉索网格结构工程———山西太旧高速公路标志建筑斜拉网壳和悬挂网架 ,广州越秀山体育场挑棚斜拉网架 ,苏州工业园区游泳馆预应力拉索网架 ,厦门海沧大桥收费站预应力拉索网架 ,嘉善体育馆预应力网架 ,浙江海洋学院体育馆斜拉网架为基础 ,阐述了预应力拉索网格结构在工程中应用的形式、设计思想、索张拉力与垂跨比的关系以及拉索作用方式和效果。     

大跨度索承网壳结构分层张拉成形试验研究

结合大跨度索承网壳结构自身形式的特点,提出了一种针对此种结构的新型施工方法———分层张拉成形法。在理论分析的基础上进行了模型试验,成功地验证了这种方法的可行性。讨论了试验实施中的节点设计及预应力张拉方法问题,为配合本次试验设计了一种新型节点,并通过试验验证了其可靠性。