某大跨单层球面网壳结构的非线性屈曲研究

为研究杆件稳定、初始几何缺陷、几何非线性、材料非线性对某单层球面网壳结构整体稳定性的影响,首先对结构进行线性屈曲分析得到屈曲模态和临界荷载,其次采用弧长法对结构进行非线性屈曲全过程分析,同时确定最不利初始几何缺陷分布模态,最后采用Newton-Raphson法对按此最不利缺陷分布的结构进行弹塑性屈曲全过程分析.计算表明:初始几何缺陷按最低阶屈曲模态分布的一致缺陷模态法可能不适用于大跨单层球面网壳结构的稳定性分析;荷载不对称分布对结构的稳定性更为不利;初始几何缺陷和材料非线性对结构稳定性的影响较大.     

单层组合加肋拱支网壳的稳定性

介绍了某相贯单层组合加肋拱支网壳结构在竖向荷载及风荷载作用下的整体稳定性。采用有限元软件MIDAS,在两种荷载工况下分别进行了此网壳结构的特征值屈曲、几何非线性屈曲分析,初始缺陷对网壳结构的整体稳定性影响分析。结果表明:网壳结构对初始缺陷较为敏感,初始缺陷会明显降低结构稳定性;不同的荷载工况下,失稳的情况亦不同且网壳结构稳定临界系数随着荷载的增大而降低。     

单层网壳静力稳定性研究

以K6型单层球面网壳为研究对象,基于非线性有限元理论,研究考虑结构初始几何缺陷、材料非线性以及几何非线性对该网壳结构静力整体稳定性的影响,论述了两类稳定性问题,线性屈曲分析计算得到临界荷载以及屈曲模态,非线性屈曲分析方法为弧长法,分析得到网壳结构的荷载-位移全过程曲线,具有工程实际意义。     

大梅沙酒店大堂网壳结构稳定性分析

稳定性分析在单层网壳结构设计中非常重要。本文对大梅沙酒店大堂单层网壳的稳定性进行了系统的分析。根据静力计算的结果确定杆件截面,并运用有限元分析方法,对结构进行屈曲模态分析,预测出结构屈曲荷载的上限,在考虑初始缺陷、几何非线性和材料非线性的影响下,进行荷载—位移全过程分析,从而确定了结构的极限荷载。结果表明,单层网壳稳定性分析时,应该同时考虑几何非线性和材料非线性。     

非对称荷载作用下具有初始几何缺陷的单层球面网壳的稳定极限承载力研究

为了研究非对称(半跨均匀)荷载对具有初始几何缺陷(节点偏差)的单层球面网壳稳定性的影响,采用N阶特征缺陷模态法模拟节点偏差,利用有限元软件ANSYS对矢跨比分别为1/3、1/4、1/5、1/6和1/7的K8型单层球面网壳进行了荷载-位移非线性全过程分析。通过对网壳结构施加全跨缺陷、半跨缺陷、全跨荷载、半跨荷载不同组合作用的方法,可以判断结构对非对称荷载的敏感程度以及非对称荷载与初始几何缺陷对结构相互影响的关系。分析表明:单层球面网壳在施加半跨缺陷和半跨荷载组合下的最不利缺陷模式均出现在前3阶,此状态下网壳的稳定极限承载力极低;矢跨比为1/5的K8型单层球面网壳结构受半跨缺陷影响较大,其稳定极限承载力下降最为显著;单层球面网壳结构全跨缺陷的最不利分布模式受荷载布置方式的影响较小;在非对称荷载作用下,初始几何缺陷的分布模式对单层球面网壳结构的稳定极限承载力影响较小。     

考虑施工误差的大开孔悬挑网壳结构稳定性

以某大开孔悬挑网壳结构为工程背景,利用有限元软件ANSYS进行荷载-位移非线性全过程分析,研究初始几何缺陷分布模式、缺陷大小和节点刚度对结构稳定性的影响.研究表明,利用几何非线性进行缺陷分析,当初始几何缺陷分布模式为一致缺陷模态和静力失稳模态时,得到的稳定极限荷载相近;利用双重非线性进行缺陷分析时,初始几何缺陷分布模式为一致缺陷模态是最不利的;考虑双重非线性引入不同大小的初始几何缺陷进行分析时,随着初始几何缺陷的增加,稳定极限荷载逐渐减小;利用双重非线性进行刚度分析时,随着节点连接刚度的降低,屈曲后的承载能力逐渐降低.     

杭州国际博览中心单层球面网壳结构稳定性分析

杭州国际博览中心城市客厅部分采用了单层球面网壳结构形式.该球壳跨度较大,且由于建筑需要局部开有两个洞口,体型较为复杂.运用MIDAS有限元分析软件,考虑两种荷载工况对该单层球面网壳结构进行了整体稳定性分析.首先对该结构进行了两种工况下的特征值屈曲分析,预测结构的理论屈曲强度;然后根据球壳的屈曲模态,采用一致缺陷法,对结构体系进行了几何非线性屈曲分析,并对比分析了不同的球壳初始缺陷对结构整体稳定性的影响.研究结果表明:该球壳结构对初始缺陷较为敏感,初始缺陷的存在会明显降低结构体系的稳定性,且缺陷越大其稳定临界荷载系数越小;不同的荷载工况,球壳的临界失稳条件也不相同,临界荷载系数差别也较为明显.     

大梅沙酒店大堂网壳结构稳定性分析

稳定性分析在单层网壳结构设计中非常重要。本文对大梅沙酒店大堂单层网壳的稳定性进行了系统的分析。根据静力计算的结果确定杆件截面,并运用有限元软件,对结构进行特征值屈曲分析,预测出结构的屈曲荷载的上限,在考虑初始缺陷、几何非线性和材料非线性的影响下,进行荷载-位移全过程分析,从而确定了结构的极限荷载。结果表明,对单层网壳稳定性分析时,应该同时考虑几何非线性和材料非线性。     

单层双曲椭圆抛物面网壳弹塑性稳定性能

基于通用有限元软件ANSYS及自编的前后处理程序,有计划地针对400余例单层双曲椭圆抛物面网壳结构进行双重非线性全过程分析,系统地考察了屈曲模态、塑性发展分布等特征响应,总结初始缺陷和荷载不对称分布以及考虑材料非线性等因素对网壳弹塑性稳定承载力的影响规律,对现有网壳规程中安全系数取值进行重新核定。结果表明:双曲扁网壳屈曲模态通常表现为局部结点的跳跃失稳,并主要发生在网壳角部支座或边缘跨中位置;有缺陷双曲扁网壳的极限承载力可按完整结构的74%取值,并且此类结构对于荷载不对称分布不敏感;同时建议双曲扁网壳稳定性验算中安全系数的取值应根据不同结构形式和几何参数确定,取值范围为4.67~5.16。     

单层K8型椭球面网壳的静力稳定性分析

利用非线性有限元法,对几百例单层K8型椭球面网壳进行了几何非线性全过程分析.得到了不同跨度、矢跨比、杆件截面尺寸情况下结构的极限承载力,并分析了这些因素对结构静力稳定性的影响.系统地考察了初始缺陷、荷载不对称分布、支承条件等对单层 K8 型椭球面网壳结构静力稳定性能的影响.通过大规模参数分析,揭示了单层 K8 型椭球网壳的稳定性能的规律.利用回归分析方法,对大量计算数据进行处理,给出了结构极限承载力的拟合公式.     

随机初始缺陷对辐射式张弦梁结构非线性稳定的影响研究

首先对适合网壳结构的传统随机缺陷模态法进行改进,使其更适合对辐射式张弦梁结构进行分析。采用迭代法对辐射式张弦梁结构进行形态分析得到初始态,再使用改进的随机缺陷模态法对结构进行非线性稳定分析,研究了矢跨比、缺陷幅值和预拉力对辐射式张弦梁结构稳定承载力的影响,最后将随机缺陷模态法与一致缺陷模态法的分析结果进行对比。结果表明:初始缺陷会使辐射式张弦梁结构稳定承载力降低,且缺陷幅值越大,结构稳定承载力越低;随着矢跨比减小,结构稳定承载力降低,缺陷结构稳定极限荷载相比于完善结构稳定极限荷载的下降率逐渐增加;索能有效地提高结构稳定极限承载力,降低结构对缺陷的敏感度;预拉力的增加使结构对缺陷的敏感度略微降低;当矢跨比不大于1/10时,可以采用一致缺陷模态法对辐射式张弦梁进行稳定性分析。     

某椭圆抛物面辐射式张弦梁结构的非线性屈曲及施工仿真分析

以一31.1m×24.1m跨度的椭圆抛物面辐射式张弦梁结构为分析对象,考虑几何非线性、初始几何缺陷、材料弹塑性及活载的半跨布置,对其非线性屈曲性能进行研究。采用分批分阶段的拉索张拉施工方案,通过对张拉全过程的仿真分析,得到直接指导施工的各组拉索张拉力。研究表明:初始几何缺陷按最低阶屈曲模态分布时,稳定承载力系数并非最小;荷载不对称分布对结构的稳定性更为不利;材料非线性对结构稳定性影响较大;初始几何缺陷取短轴跨度的1/500较为适宜;各组拉索的实际施工张拉力与目标索力差别较小,张拉过程中,群索之间索力的相互影响不大。     

河北北方学院体育馆弦支穹顶屋盖稳定性能分析

以河北北方学院体育馆弦支穹顶屋盖为研究对象,考虑几何和材料非线性、活载布置方式及初始几何缺陷分布模式和大小等因素,对结构进行特征值屈曲和非线性屈曲的荷载-位移平衡路径全过程分析。研究表明:半跨活载布置对稳定承载力无不利影响,恒载及活载全跨布置、初始几何缺陷按第2阶屈曲模态分布时,结构稳定承载力最小。活载布置方式影响结构屈曲位移形态,活载全跨布置时局部凹陷区域为沿短轴跨度方向呈不对称形式分布,活载半跨布置时局部凹陷均位于活载最不利布置一侧呈带状分布。弦支穹顶结构对初始几何缺陷的变化比较敏感,结构由无缺陷到缺陷增加至跨度的1/100过程中,荷载-位移曲线平衡路径出现两种不同的模式。     

郑州南站混凝土多跨连续网壳结构非线性稳定分析

混凝土网壳结构内部主要承受压应力,因此能够充分发挥混凝土材料的受压性能,但同时也引发了网壳的稳定问题.郑州南站上部雨棚为混凝土多跨连续网壳结构,本文采用大型通用有限元软件ABAQUS,对其进行了整体稳定分析,分析过程考虑了几何非线性和材料非线性,讨论了荷载分布、初始缺陷、施工方式对结构稳定性的影响.对于郑州南站网壳结构...     

某单层异型网壳工程的设计与分析

以某46m跨度的单层异型网壳为例,在利用MSTCAD软件完成网壳静力计算的基础上,充分利用MST-CAD软件提供的便利接口,自动生成ANSYS所需的数据格式文件进行建模.通过对两种软件振动模态的比较,证实了数据转换的正确性,之后利用ANSYS进行了屈曲模态分析,并完成了考虑初始缺陷的非线性稳定分析,采用弧长法得到了网壳的全过程荷载-位移曲线,求得各工况下的网壳屈曲临界荷载系数.     

考虑初始几何缺陷的网壳结构整体稳定性可靠度分析

网壳结构的设计由重力荷载和初始几何缺陷共同作用下的整体稳定性控制,而结构的初始几何缺陷形状和最大值是未知的。采用联立自回归模型分别对球面网壳和柱面网壳结构的初始几何缺陷进行建模,研究空间相关初始几何缺陷对结构整体稳定极限承载力概率分布和可靠度的影响。评估杨氏模量对不同荷载工况作用下极限承载力概率分布和可靠度的影响。在永久荷载与雪荷载作用下,杨氏模量的影响可以忽略不计;如果各节点初始几何缺陷标准差的最大值等于1/2或1/3规范推荐的初始几何缺陷最大值,按规范中安全系数满足2的规定进行设计,结构的失效概率约小于6.5×10-5;若安全系数取1.5,结构失效概率约小于5.1×10-4。考虑永久荷载与活荷载的组合时,如果各节点初始几何缺陷标准差的最大值等于1/2或1/3规范推荐的初始几何缺陷最大值,安全系数取2时,网壳结构的失效概率均可忽略不计;若安全系数取1.5,球面网壳及柱面网壳的失效概率分别小于10-7和10-6。即若达到规范采用的可靠度,规范中的安全系数也许可降低至1.5且可针对不同地区确定不同安全系数值。     

大跨度预应力张弦式管道试验与有限元分析

以一榀100 m跨度预应力张弦式管道为原型,设计了1∶15比例缩尺模型,在中国首次开展了张弦式管道在预应力张拉阶段、正常使用阶段及承载力极限阶段的受力全过程试验研究.基于ANSYS软件对试验全过程进行了非线性有限元模拟,并结合一致缺陷模态法与柱面弧长法,进行了同时考虑初始几何缺陷与几何非线性的屈曲分析.结果表明:半跨荷载对预应力张弦式管道较为不利,结构整体变形与上弦应力增长较为迅速;结构对平面外的初始几何缺陷较为敏感,半跨荷载下的屈曲临界荷载较全跨荷载作用时稍低;结构具有可靠的稳定性与较大的安全储备,极限承载力达到设计荷载的2.68倍;有限元计算值与试验结果吻合良好;该非线性有限元分析方法能较好地实现对预应力张弦式管道受力全过程的模拟.     

天津某贝壳形单层网壳整体稳定分析

对天津于家堡站房贝壳形单层网壳进行了全面的整体稳定分析。首先进行线性稳定性分析,预测结构屈曲荷载的上限;然后,运用非线性有限元方法,考虑几何非线性以及初始缺陷的影响,全面分析网壳在各个工况荷载下的稳定性能,得到较准确的结果。     

板锥网壳结构的承载能力分析

板锥网壳结构是一种受力性能合理,技术经济效益良好的新型空间结构形式。本文考虑板片和杆件协同工作时的几何非线性,采用弧长法跟踪荷载—位移全过程平衡路径,对板锥网壳结构的极限承载力性能进行全过程非线性跟踪分析,确定其稳定性能及杆件和锥体单元板件屈服顺序,对板锥网壳结构的破坏机理和极限承载力等问题进行了研究,并与普通双层网壳结构进行了比较,得出了可应用于工程实践的重要结论。     

大庆石油会展中心椭球形单层网壳稳定分析

本文对大庆石油会展中心椭球形单层网壳进行了全面的整体稳定分析。首先进行了线性稳定性分析,预测结构屈曲荷载的上限;然后,运用非线性有限元方法,考虑几何和材料非线性以及初始缺陷的影响,全面分析了网壳在各个工况荷载下的稳定性能,得到较准确的结果。