气承与气肋组合气密帐篷结构选型研究

提出了一种由气承膜与气肋组合构成的气密充气帐篷,建立三种不同结构形式的模型,并分析结构外形与气肋组合方式对帐篷力学性能的影响。结果表明,拱形结构的竖向受力性能较好;缩口设计对结构抗风性能有明显改善,折线形结构在风荷载作用下的风阻力较小;采用拉索代替中部横向连接气肋对结构荷载响应的影响在风荷载作用下较为明显,在雪荷载作用下相对较弱;结合安全性与适用性的考虑,模型一的整体表现最优,可以为实际结构的设计提供参考。     

内气压对三种形式张弦气肋梁结构基本力学性能的影响

主要分析三种形式的张弦气肋梁结构在不同气压值作用下的基本力学性能和静力承载能力,利用ANSYS软件构建张弦气肋梁结构的有限元模型,对结构进行从充气构建预应力到承受荷载的全过程分析。首先分析结构在荷载态时不同气压值作用下的内力状态,再根据荷载-位移几何非线性分析讨论满跨均布荷载作用下不同气压值对结构静力极限承载力的影响,并根据结构的受力性能和极限承载力大小以及结构对气压值改变的敏感程度,比较了三种形式的张弦气肋梁结构的优劣,拟定合理的气压值。所得结论可为进一步研究和设计张弦气肋梁结构提供参考。     

ETFE气枕力学性能分析及其蒙皮效应研究

利用ANSYS软件对ETFE气枕结构进行找形分析,考虑预应力和内压两个控制因素,给出了三角形、四边形和六边形气枕的找形结果,并推导了四边形和圆形气枕找形的解析式。编制了计算气枕体积的MATLAB程序,并与ANSYS软件联合应用,计算了矩形气枕结构在7种荷载工况下的变形和膜面的应力分布。通过参数分析,得到了膜面应力和矢高、膜厚、矢跨比之间的关系,提出了气枕合理的膜厚、矢跨比,并给出了不同跨度气枕充压建议值,最后对ETFE气枕结构的蒙皮效应进行了研究。研究结果表明：膜面初始预应力宜介于5~8MPa;ETFE膜厚可根据气枕跨度选择单层0.2 mm或双层0.4 mm,矢跨比0.1左右,成形后膜面最大、最小应力分别位于中心区、角点区;ETFE气枕充压的初始内压介于250~1 150 MPa,充压值随跨度增大而减小;初始内压500 Pa常用尺寸（4 m×5 m矩形）的气枕,可抵抗大小与内压相当的正负风压、均布和半跨雪荷载和偶然集中荷载,但在超载工况下,需对气枕充气加压方可继续工作;ETFE气枕具有明显的蒙皮效应。     

承重保温一体化预制墙板轴压性能的试验研究

通过5榀全尺寸承重保温一体化预制墙板竖向轴压试验,研究了洞口、高厚比及加载方式对轴压作用下墙板的破坏模态、承载力、裂缝发展等受压性能的影响,分析蒸压砂加气混凝土砌块与混凝土框格的整体协同受力性能。试验研究表明：集中荷载作用下,肋柱局部发生受压破坏,墙板中肋柱、肋梁和砌块整体协同受力性能较好;均布荷载作用下,在试验高厚比范围内,墙板平面外侧向位移均小于6 mm,无面外失稳破坏,随着墙体高厚比增加承载力有所减小,洞口的存在可改变墙板的破坏模态;蒸压砂加气混凝土砌块与混凝土框格相互约束形成受力整体,肋柱承担主要荷载;给出承重保温一体化预制墙板轴心受压承载力计算式,算式计算结果与试验值吻合较好。     

气承式充气膜结构风载下的索膜接触分析

柔性的膜结构具有较强的几何非线性,在荷载作用下将发生大位移变形,索和膜之间的相对滑动不可避免。考虑风荷载、风向、风速、内压及摩擦系数的改变,运用通用有限元程序ANSYS,对气承式充气膜结构的索与膜面进行接触分析,并计算自重影响。结果分析表明:索可以等效为边界约束的增加,使得结构刚度增大,增强了结构的整体稳定性,有效预防膜面掀开、膜材撕裂等破坏;迎风面索对结构抵抗外荷载没有突出功效;合理的内压可以有效维持结构形态、抵抗外荷载;不同摩擦系数对索轴力及接触分析的影响不容忽略。     

气-膜耦合作用下ETFE气枕的静力研究

为了研究气-膜耦合作用机理,对方形乙烯-四氯乙烯共聚物(ETFE)气枕进行静力荷载试验,研究气-膜耦合作用及其随影响因素的变化规律。通过在上膜面均匀铺置沙袋对气枕施加均布荷载,获得膜面位移、内压和膜面矢高。通过与有限元分析结果进行对比,校核试验结果的精确性。并通过将内充气体分别在恒质量和恒压情况下的试验结果进行对比,研究ETFE气枕的气-膜耦合作用特征及其随荷载、初始内压和气枕尺寸的变化规律。结果表明：气-膜耦合作用使气枕的上下膜面协同工作,共同承担外荷载、抵抗变形;随着荷载的增加,气-膜耦合作用逐渐增强;在荷载不变时,气-膜耦合作用随初始内压的升高而减弱,随气枕尺寸的增大而增强。     

拱形气肋结构干、湿模态分析及附加质量简化公式研究

为研究拱形气肋结构的模态特征和外部流场附加质量,基于流固耦合势流理论,建立薄膜充气管流固耦合模态有限元模型,以充气管和内充气体共同作用理论模型对薄膜充气管进行干模态分析,并考虑外部空气三者共同作用理论模型对薄膜充气管进行湿模态分析,根据ETFE充气管试验结果对有限元模拟方法进行验证。对拱形气肋结构进行干模态、湿模态参数分析,考虑拱形气肋结构的跨度、直径、充气内压、矢跨比对模态的影响。结果表明:随着气肋跨度和矢跨比的增加,模态频率随之减小;随着气肋直径和充气内压的增加,模态频率随之增加。在模态分析的基础上,进一步分析得到拱形气肋结构前五阶模态附加质量,并提出前五阶模态附加质量的简化公式。     

钢管混凝土受轴向局压荷载时的工作机理研究

采用通用有限元软件ABAQUS对钢管混凝土受轴向局压荷载时的工作机理进行了研究。计算和分析钢管混凝土受局压时的荷载-变形全过程关系曲线,计算曲线与实验曲线吻合较好。通过分析局压面积比、截面含钢率、钢材和混凝土强度以及端板刚度等对钢管混凝土局压力学性能的影响规律,较深入地认识了钢管混凝土受轴向局压荷载时的工作机理。研究表明,在距局压端高度约0.8倍截面直径或1.0倍截面边长的局压影响区内,核心混凝土局压承载强度与塑性性能有所提高,此局压影响区随局压面积比的增大而减小;随着含钢率和钢材强度的增加,钢管混凝土的局压承载力与塑性性能提高;随着混凝土强度的增加,钢管混凝土局压承载力提高,塑性性能降低;随着端板刚度的增加,局压受力性能趋近于全截面受力的情况。最后,在系统参数分析结果的基础上,提出钢管混凝土局压承载力实用计算方法。     

配置HRB500大间距纵筋的钢筋混凝土柱抗震性能研究

通过对6个配置32大间距高强纵筋和1个普通配筋钢筋混凝土柱的低周反复加载试验,研究了在柱根截断的纵向构造钢筋和轴压比对配置大间距HRB500纵筋的钢筋混凝土柱抗震性能的影响。试验结果表明,当试验轴压比介于0.13~0.21范围时,仅在截面角部集中配置32纵筋的混凝土柱,其水平荷载-位移滞回曲线的饱满度、屈服荷载和峰值荷载均略低,裂缝分布差别不明显;柱内纵向构造钢筋不连续的位置会出现受力薄弱面,影响受力性能;轴压比高的试件极限承载力高,延性相对较差;箍筋肢距对承载力的影响在可接受范围内,柱的承载力计算可采用现行规范中的公式进行。     

竖向荷载下加劲钢板剪力墙力学性能研究

对加劲钢板剪力墙试件在有限竖向荷载作用下进行了单向推覆加载试验,进行了力学性能研究,结果表明十字加劲钢板墙有很高的极限承载力和初始抗侧刚度,加劲肋能很好的抑制板的面外位移,竖向加劲肋的受力明显大于水平加劲肋。有限元分析表明,十字加劲肋能有效提高钢板墙的极限承载力和初始抗侧刚度;较小的竖向荷载对钢板墙的受力性能影响不大。