国家游泳中心钢膜结构雪荷载及其效应监测与分析

空间结构有着跨度大、冗余度大、空间整体三维受力等优点而在实际工程中得到了大范围应用,但由于构成结构的杆件众多且构成方式复杂,使其构件间力的传递路径较为分散且传递方式复杂多样,从而导致构件的受力也较常规结构复杂,本文在对国家游泳中心("水立方")结构进行了较为细致全面的雪荷载工况作用下的计算模拟分析基础上,利用国家游泳中心应变监测系统所采集到的雪荷载工况作用下的应变数据和温度荷载与结构温度应变之间的关系特性,运用神经网络技术实现了温度荷载应变与雪荷载应变的分离操作,在此基础上对监测结果进行了较为细致全面的统计分析工作,并对前述的计算机模拟分析结果进行了验算和校核,分析结果表明,在冬季,降雪期间温差的减小导致结构的主要控制荷载由温度荷载向雪荷载转变,雪荷载对空间结构的影响不可忽略.     

光纤光栅智能索及其在深圳万科中心中的应用

斜拉索是深圳万科中心结构的重要构件,监测拉索在施工及运营期间的受力状态非常重要.本文在深圳万科中心工程中采用了一种基于光纤光栅智能筋的索力监测方法,即在拉索制作过程中,将光纤光栅智能筋布设到平行钢丝拉索中,利用智能筋与钢丝协同变形,实现拉索索力的监测.分析了光纤光栅智能索的基本原理及其在深圳万科中心中的应用结果.现场监...     

基于多输出支持向量回归机的有限元模型修正

为了克服神经网络以及单输出支持向量回归算法在有限元模型修正中的不足,提出了基于多输出支持向量回归算法的有限元模型修正方法。根据5-折交叉验证法选择支持向量回归机的参数,用均匀试验设计法构造样本,联合结构的动力和静力响应数据作为输入,多个设计参数作为输出,以支持向量回归机逼近输入输出二者之间的非线性映射关系,然后利用支持向量回归机的泛化推广能力,求解设计参数的目标值。空间网格结构数值模型的分析结果表明,该方法能同时修正多个设计参数,在少量样本的情况下具有较高的修正精度,为有限元模型修正提供了一种新的探索。     

基于复Morlet小波变换的大跨空间结构模态参数识别研究

摘 要 探讨了基于复Morlet小波变换的结构频率及阻尼比的识别方法,推导了基于小波变换系数的振型识别原理。为提高识别密集模态的精度,提出了基于最小标准差的小波中心频率及带宽的自适应选择方法。针对大跨空间结构具有低频密集模态以及难以实现用力锤或激振器来激励等特点,提出了自然激励法与小波变换相结合的模态参数识别方法。数值仿真及奥运场馆国家游泳中心现场实测数据分析表明,基于复Morlet小波变换的方法能有效识别低频密集模态参数。     

国家游泳中心钢结构施工卸载过程及运营期间应变健康监测及计算模拟分析

空间结构施工卸载过程和运营状态受力是十分复杂的。本文在对100余种工况受力分析的基础上,依据应变传感器位置选择原则,首先设计国家游泳中心(简称"水立方")应变监测系统;其次,建立水立方施工卸载过程模拟的有限元模型和运营状态的有限元模型;采用应变监测系统和有限元模型分别监测和模拟水立方施工卸载过程关键杆件的应力变化,以及脚手架的应力变化全过程,分析关键杆件应变变化规律。在此基础上,对水立方运营阶段的温度变化及其产生的应变进行监测,并采用有限元模型进行温度变形计算。结果表明,监测期间,水立方其他荷载较小,温度是主要控制荷载,随温度升高,应变增加,最高温度达到75℃,最大温度应变变化接近500με。     

基于监测信息的大跨空间钢结构模态频率温度影响分析

研究大跨空间钢结构模态频率的环境变异性是准确把握结构动力特性的重要基础,本文分析了温度对结构模态频率的影响机理,并用网架结构数值模型进行了验证。利用奇异熵增量对随机子空间方法进行系统定阶,识别了不同环境温度下国家游泳中心大跨空间钢结构的模态频率,分析了温度与频率的关系。结果表明大跨空间钢结构的竖向模态频率与温度负相关,低阶模态频率变化率大于高阶模态,并呈单调递减趋势。温度对大跨空间钢结构模态频率的影响不可忽视,在损伤识别等研究中应考虑环境温度的影响。     

Finite element model updating for large span spatial steel structure considering uncertainties

In order to establish the baseline finite element model for structural health monitoring, a new method of model updating was proposed after analyzing the uncertainties of measured data and the error of finite element model. In the new method, the finite element model was replaced by the multi-output support vector regression machine (MSVR). The interval variables of the measured frequency were sampled by Latin hypercube sampling method. The samples of frequency were regarded as the inputs of the trained MSVR. The outputs of MSVR were the target values of design parameters. The steel structure of National Aquatic Center for Beijing Olympic Games was introduced as a case for finite element model updating. The results show that the proposed method can avoid solving the problem of complicated calculation. Both the estimated values and associated uncertainties of the structure parameters can be obtained by the method. The static and dynamic characteristics of the updated finite element model are in good agreement with the measured data.     

深圳万科中心斜拉索张拉施工监测

介绍了深圳万科中心斜拉索张拉施工监测内容、传感器布置以及监测系统等.监测内容包括索力监测、梁柱应变监测以及结构变形监测.监测系统由光纤光栅监测系统以及全站仪监测系统组成.对监测数据进行了分析,分析结果表明:施工监测系统稳定可靠,可有效指导斜拉索的张拉.     

大跨空间钢结构模态频率的温度影响监测与分析

研究大跨空间钢结构模态频率的环境变异性是准确把握结构动力特性的重要基础,本文分析了温度对结构模态频率的影响机理,并用网架结构数值模型进行了验证。利用奇异熵增量对随机子空间方法进行系统定阶,识别了不同环境温度下国家游泳中心大跨空间钢结构的模态频率,分析了温度与频率的关系。结果表明,大跨空间钢结构的竖向模态频率与温度负相关,低阶模态频率变化率大于高阶模态,并呈单调递减趋势。温度对大跨空间钢结构模态频率的影响不可忽视,在损伤识别等研究中应考虑环境温度的影响。     

大跨空间钢结构模态参数测试传感器优化布置

为了有效选择监控模态振型阶数,并使振型向量间夹角和测点振动能量同时尽可能大,提出了基于模态能量和白适应遗传算法的多目标传感器优化布置方法.首先,根据结构模态应变能的大小挑选出环境激励下结构的主要贡献模态,即优化时所取的监控模态.然后,根据单位刚度的模态运动能以及模态置信度矩阵构造新的适应度函数,利用自适应遗传算法对布点...