联方网壳及其弦支结构的冲击性能

应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立50m跨度的单层联方球面网壳及其相应的弦支网壳的有限元模型并进行数值模拟分析,得到联方单层球面网壳及其相应弦支网壳的冲击力、位移及杆件应力随着冲击速度和冲击体重量变化的时程曲线变化规律.通过分析表明联方网壳及其弦支结构的冲击过程相类似,可以分为冲击阶段、稳定相持阶段和衰减阶段3个阶段;网壳杆件突然断裂会导致冲击力发生突然的变化;弦支结构相对于联方单层网壳而言,在相同的冲击速度和冲击重量的作用下,弦支结构可显著减小网壳的最大位移,增加网壳的抗冲击能力;弦支结构索力的增加可适当减小冲击产生的位移,但减小效果有限;径向杆件和环向杆件的冲击应力距离冲击点越远,冲击应力峰值及残余应力也越小.     

某冰壶馆钢屋盖结构设计与分析

某冰壶馆钢屋盖结构采用单层网壳加张弦梁的杂交体系,单层网壳与张弦梁共同受力,形成良好的空间传力体系。本文详细介绍了其钢屋盖的结构构成和受力特点,并对张弦梁的撑杆高度、拉索直径及拉索预张力的大小进行探讨,从而确定合理的结构布置形式。采用有限元软件对结构进行了静动力分析、极限承载力分析以及抗连续倒塌分析,对类似结构的设计提供有益的参考和借鉴。     

加劲构件对扁平球壳刚度的影响分析

单层网壳可采用径向加劲构件提高其刚度。通过对比实腹梁、空腹桁架和三管桁架三种加劲构件形式下结构变形和自振特点,考察不同形式的加劲构件对网壳－弦支穹顶组合结构刚度的改善程度,在用钢量相近的前提下,整个结构刚度随径向加劲构件刚度的增大而提高,但刚度不平衡性也相应增强。此外,分析了温度作用和径向加劲构件数目对整个结构刚度的影响,并给出120 m ×70 m跨度的扁平球壳结构适宜采用的径向加劲构件数目。     

2008奥运会羽毛球馆新型预应力弦支穹顶结构施工监控

2008奥运会羽毛球馆屋盖新型弦支穹顶结构跨度93m.钢材用量60 kg/m~2.利用振弦应变计和全站仪对屋盖弦支穹顶结构的张拉施工进行了索力、网壳构件内力、网壳节点位移的全过程施工监控,并与ANSYS有限元分析的施工模拟值进行了对比.施工监控数据表明索力、构件内力、结构位移与仿真分析偏差在合理的范围之内,以索力为主控参数,节点竖向位移为第2控制参数,并综合考虑构件内力,认为结构施工张拉已经达到设计要求.     

空腹网壳结构的静力稳定性与极限承载力研究

针对空腹网壳结构的静力稳定性及其极限承载力问题,应用非线性有限元法进行了研究.采用特征值屈曲分析和非线性屈曲分析两种分析方式考查了空腹网壳结构的屈曲模态和失稳全过程,通过大规模的几何参数分析,计算得到了矢跨比、网壳厚度、腹杆截面等参数取不同数值时的结构极限承我力,并与单层网壳结构进行了对比.结果表明,空腹网壳结构以整体失稳为主,在用钢量相同的情况下极限承载力比单层网壳结构提高2.87倍.空腹网壳结构既具有单层网壳结构简洁美观,又有双层网壳结构的稳定性好和承载力高的优点,是一种优良的结构形式.     

某双曲抛物面网壳的内力计算及实测分析

提出了一种计算不规则四边形双曲抛物面网壳坐标的方法,对边界不同约束条件下壳体内力进行了分析比较,根据实测位移,修改边界条件使网壳内力计算更切合实际。     

双曲抛物面单层网壳屋盖结构试验研究

本文通过陕西汉中体育馆屋盖局部结构1:4大比例结构模型试验,对该馆所采用的双曲抛物面单层网壳屋盖这一新型大跨结构进行了结构工作性能研究分析,并以此验证理论分析结果,为工程设计的可靠性提供依据。     

大跨度杂交结构弹塑性极限承载力分析

内力重分布能力是大跨度空间结构工作性能和安全性能分析的新角度.对新型大跨度张弦网壳杂交结构进行弹塑性极限承载力分析,分析了完好结构和存在局部失效构件的张弦网壳结构极限承载力、荷载传递路径、内力重分布规律,并探讨了"冗余构件"与"要构件"的转化问题.确定了结构的塑性发展过程和极限状态,总结了大跨度空间结构的内力重分布规律.构件失效后结构的内力重分布能力反应了构件的重要性和结构的安全性.     

本溪水洞配景工程聚仙楼屋盖的结构设计

本文从解析和有限元方法两个方面研究了双曲抛物面浅壳内力分布和变形规律,从而为本溪水洞配景工程聚仙楼屋盖设计提供了力学依据。力学模型及数学方法具有一般性。本文方法适用于各类型屋盖结构。     

单层柱面网壳结构力学性能研究

基于有限元方法,研究了三向网格型单层柱面网壳结构的位移和内力分布规律,并针对影响网壳静力性状的主要参数;矢跨比、长跨比和支座刚度等,进行结构计算分析,考察各参数对结构强度、刚度以及水平推力等方面的影响,为单层柱面网壳结构的应用和设计提供理论指导。     

鄂尔多斯博物馆内部GRG钢结构龙骨设计及施工探讨

鄂尔多斯博物馆内部GRG装饰结构造型奇异,为了实现其特有的建筑造型,在其龙骨的布置上采用与装饰造型走向相同的单层网壳结构,并与屋面钢结构及内部主体结构设置可靠的连接,从而保证钢结构龙骨结构的空间稳定性.利用有限元软件对其进行分析设计,结果表明该结构体系在刚度及强度上均满足设计要求.针对工程的特殊性,综合考虑钢结构深化设计,构件的加工以及现场安装等因素,制定出了一整套完整的施工方案,从而保证整体结构的顺利安装完成.     

板壳结构有限元分析中切向荷载的施加方法

结合火电厂钢煤斗结构分析的实际,提出了板壳结构有限元分析中复杂曲面切向荷载的施加方法,即将面荷载转化为等效节点荷载.阐述了算法的思想并编程实现了该算法,介绍了具体的操作过程,可供类似工程结构分析作参考.     

薄壳屋顶力学性能分析

从研究浅壳的挠度和内力的混合函数的双调微分方程出发,利用力的变分原理得到了均布载荷作用下常见型面薄壳屋顶挠度和内力的双级数形式解答.分析了结构初始弯曲曲率和扭曲曲率对其刚度影响,并进一步建立了这两个曲率的判别条件:当结构的弯曲曲率小于判别值的下界时,结构可视为双曲扭壳;当结构的扭率大于其判别值的上界时,则可忽略弯曲效应,视结构为无矩状态.     

一般横向局部荷载作用下圆柱形薄壳屋顶的解析解

本文运用混合型级数方法,导出了一般横向局部荷载作用卞,横向荷支纵向任意约束圆柱形薄壳屋顶的解析解,并给出了各种局部荷载时的解析式.文中还给出了纵边自由的圓柱形薄壳屋顶在跨中附近受斜向集中力作用时的算例,计算结果表明,级数具有较好的收敛性.     

钢拱壳穹顶结构在集中荷载作用下随厚度变化应力趋势预测

目的 研究钢拱壳结构在向心集中力作用下的力学行为.方法 引入弹性无矩球壳理论,以及对其实现假设条件的介绍,提出当结构无法满足无矩理论时的特例情况(在有集中力出现)时,分析半球壳结构,在同级荷载作用下,壳体厚度等因素变化对结构内部最大Mises应力的影响程度,并做出对其发展趋势的预测分析.结果 随着壳体厚度的增加,球壳结构在同级荷载作用下,最大Mises应力随之减小;球壳结构曲率半径的变化,也会对结构承载力有相当的影响.结论 钢拱壳结构的厚度及曲率半径的变化对结构承载力和随之而产生的位移都有较大的影响.通过曲线拟合后可以较为准确预测出结构承载力的发展趋势,为钢拱壳穹顶结构设计者提供设计参考依据.     

钢结构筒壳局部杆件抽空与加强技术研究

在大跨空间钢结构的推广应用中,设计人员为了节省用钢量和降低结构造价,往往对结构的局部杆件进行抽空简化．着重分析了网壳的几种抽空方式的受力和变形性能,对几种抽空方式进行了综合比较,并对抽空后的加强技术提出了3种方案．     

空间高度对球面网壳结构内爆炸响应的影响

基于修正后的Johnson-Cook材料模型,应用ANSYS/LS-DYNA建立K8型单层球面网壳计算模型,对内爆炸下不同空间高度的结构爆炸响应进行计算和分析。首先,分析结构内爆炸冲击波传播规律,验证模型参数选取的可行性;其次,讨论内爆炸作用下球面网壳的动力响应,对比分析不同本构模型对爆炸响应的影响;最后,定义下部支承结构所围体积占结构所围总体积的比值为空间高度系数,讨论空间高度系数对墙面未开洞和墙面开洞球面网壳动力响应的影响。结果表明,爆炸冲击波在球面网壳结构角部有汇聚效应,与反射冲击波共同作用,严重影响球面网壳结构的动力响应;对于墙面未开洞的球面网壳,爆炸响应受反射冲击波影响较大;对于墙面开洞的球面网壳,爆炸响应受空间高度系数影响较大。基于研究结果给出了球面网壳结构在内爆炸下防爆和抗爆设计的合理空间高度系数建议值。     

六杆四面体双曲面冷却塔网壳的构形、静力与稳定性能

提出由投影面为四边形的六杆四面体所集合组成的双曲面网壳,可以用作大型钢结构冷却塔的主体结构. 探讨该网壳形式的构形,它构造简单,兼具单层网壳与双层网壳的特性. 总结了正交正放与正交斜放2种基本布置形式,对正交正放的双曲面冷却塔网壳进行静力、线性与非线性稳定分析. 结果显示,该网壳内力分布合理,上、下弦杆及顶部环杆在受力上起到不同的作用,分工明确;线性与非线性稳定性能良好,且结构对于缺陷不敏感;网壳具有较好的经济指标,容易实现工业化生产与装配化施工.     

某复杂大跨度站房屋盖结构静力加载试验模型设计

主次桁架、变椭圆截面钢斜柱、钢管格构式斜柱、单层椭球壳和鱼眼形结构共同组成了一复杂大跨度站房屋盖结构。为进一步了解结构的力学性能,对该结构进行了试验模型设计并完成了模型静力加载试验。模型设计过程中,在结构纵向截取有代表性的基本单元,其涵盖了屋盖的主要结构特征,并制作了1∶20的大比例缩尺模型。在模型设计中利用相似原理进行了各参数相似比的确定,然后进行了屋盖结构与下部结构间的支座条件模拟。为验证缩尺模型的合理性,对实际模型与试验模型采用有限元软件进行了相似原理验证。验证结果表明：缩尺结构模型能够反应实际结构的基本受力性能。该文的研究成果可为类似工程的模型试验设计与制作提供参考。     

杂交椭球抛物面网壳参数化设计及受力性能比对分析

以常州体育馆凯威特-联方型椭球抛物面网壳为例,应用APDL(Ansys Parametric Design Language)参数化设计语言,研制了两类6种杂交椭球抛物面网壳参数化设计宏程序;应用ANSYS软件对6种类型网壳进行了受力性能比对分析。结果表明:同等工况下,凯威特-联方型椭球抛物面网壳结构形式和受力性能最合理,实际工程中可优先选用;第一类以凯威特型为顶部结构的杂交椭球抛物面网壳矢跨比f/S取1/4~1/3,第二类以凯威特型为底部结构的网壳矢跨比f/S取1/3~1/2受力性能最优。