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.     

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。     

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。     

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。     

三心圆柱面双层网壳结构整体稳定性分析

以某电厂干煤棚三心圆柱面双层网壳结构为例,建立结构稳定有限元分析模型,考虑、久荷载+全跨可变荷载""永久荷载+半跨可变荷载" 2种分析工况,取各工况作用下的一阶屈曲模态作为结构的初始几何缺陷分布模态,采用仅考虑几何非线性和考虑几何、材料双重非线性的全过程分析方法,计算得到各模型的荷载-位移曲线和稳定承载力系数,结果表明"永久荷载+全跨可变荷载"工况对结构稳定更为不利;随着缺陷幅值增加,结构稳定系数下降不多,说明初始几何缺陷对结构稳定性的影响较小。结构失稳主要由部分杆件进入塑性引起,采用弹性全过程分析方法会过高估计结构稳定承载力,建议在计算三心圆柱面双层网壳结构的稳定性时采用弹塑性全过程分析方法。     

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。     

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.     

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。     

大跨度单层球面网壳结构的设计与稳定性分析

本文利用ANSYS软件对某整体坍塌的40m大跨度球面网壳结构进行了静力验算和整体稳定性分析,对各种荷载工况下构件的强度、刚度、稳定性及结构整体的稳定性进行了验算分析,得出了该网壳结构破坏形式主要是整体失稳破坏,其整体稳定性系数不满足规范要求的结论,提醒设计人员应注重对大跨度球面网壳进行考虑初始缺陷的整体稳定性分析。     

非对称荷载对大跨度非规则单层网壳结构性能的影响

以某大跨度非规则单层网壳为研究背景,应用ANSYS通用有限元分析软件对网壳结构进行了建模并重点模拟了风荷载、雪荷载、温度效应等多种非对称荷载作用,进行了静力分析、特征值屈曲分析以及非线性稳定分析。得到了网壳结构在15种典型荷载组合下的内力、位移结果,分析了非对称荷载对网壳结构静力性能的影响;考虑了几何非线性、材料非线性、初始缺陷,得到了网壳结构在非对称荷载作用下的稳定系数,分析了非对称荷载对网壳结构稳定性能的影响。强调指出非对称荷载作用在大跨度单层网壳结构设计中的重要性,为大跨度非规则单层网壳设计提供参考。     

单层球面网壳的静力稳定性分析

利用有限元程序ANSYS对某单层球面网壳进行了静力稳定性分析,得出了其在集中力、半跨均布荷载和全跨均布荷载下屈曲的全过程曲线,并进行了分析,分析结果表明:网壳在集中力作用下屈曲的变形最小;不对称荷载作用对网壳稳定承载力影响较大。     

K6型铝合金板式节点网壳稳定承载力设计方法

凯威特K6型是铝合金板式节点网壳最为常见的形式,而板式节点是一种典型的半刚性节点,其节点刚度对网壳整体稳定承载力的影响不可忽略。通过ANSYS有限元软件建立了K6型铝合金板式节点单层球面网壳数值模型,采用非线性弹簧单元COMBINE 39引入节点半刚性的影响,并基于该数值模型对网壳的弹塑性整体稳定承载力进行了参数分析。分析结果显示,网壳整体稳定承载力随矢跨比、环数、节点刚度的增大而提高,随跨厚比、半跨活荷载系数、初始几何缺陷幅值的增大和材料非线性的引入而降低。通过对8000多个数值模型的分析结果进行统计回归,得到了K6型铝合金板式节点网壳弹塑性整体稳定承载力计算式,该计算式能较准确地预估无缺陷网壳的稳定承载力。     

Structural optimization and dynamic analysis for double-layer spherical reticulated shell structures

This paper is concerned with the geometrical optimum design and the aseismic analysis of double-layer reticulated shell structures. The characteristic of free vibration of reticulated shell structures, with respect to geometric parameter, is investigated. The variations of the eigenfrequency of shell structures, with respect to the ratio of height-to-span, span, grid division frequency and thickness of shell, are discussed. The Newmark method is used to calculate the stresses and displacements of the reticulated shell structure under earthquake action. The analysis results show that under a specified span, the eigenfrequency of the structure increases with the increase of the height-to-span ratio and then decreases afterwards. Therefore, there exists an optimum height-to-span ratio resulting in an optimum stiffness at the specified span. The optimum value of the ratio is found to be between 1/3 and 1/4 from the simulation study presented in this paper. At a specified height-to-span ratio, the increase of the value of structural span greatly reduces the eigenfrequency of the structure and then decreases the global stiffness of the structure. At the specified span and the specified height-to-span ratio, the eigenfrequency of the structure has a minor increase with the increase of the thickness and the grid division frequency of the reticulated shell structure. The partial double-layer reticulated shell structures have less stability compared with double-layer reticulated shell structures, but more stability in comparison with single-layer reticulated shell structures. The 1/6 partial double-layer reticulated shell structure has a best performance-to-price ratio. In other words, it has a higher buckling load, with smaller material consumption, compared with other partial double-layer reticulated shell structures. It is proposed to adopt the 1/6 partial double-layer reticulated shell structure in engineering if a double layer reticulated shell structure is required.     

网壳结构冲击失效规律分析

为明确何种荷载条件与结构条件下网壳结构的破坏较为严重,即结构最大响应/失效模式与初始条件间的联系,确定网壳结构的冲击失效规律。首先从能量的角度确定结构冲击失效模式与网壳获取的总冲击能量(ETK)之间的良好关系,并通过动能传递系数(φ)建立一次冲击失效情况下ETK与冲击物初动能(E)之间的联系,间接确定了结构最大响应/失效模式与冲击初始条件间的联系。随后提出采用整体倒塌失效系数评估网壳的抗冲击能力,并通过大量参数分析获得冲击方位、矢跨比等初始条件对结构整体倒塌失效的影响规律。     

大矢跨比单层球面网壳动力试验模型弹塑性稳定分析

为了解水平地震作用下具有不同失效机制的单层球面网壳结构在静力荷载作用下的弹塑性稳定性能,利用有限元软件ANSYS,对两个矢跨比为1/2的单层球面网壳结构试验模型进行双重非线性全过程分析,获得结构的弹塑性极限承载力,比较二者的失稳模态,初步了解二者之间的差异。考察结构杆件屈曲、初始缺陷等因素对结构稳定性能的影响,并分析各因素对结构极限承载力的影响规律。结果表明,地震作用下,具有强度破坏特征的网壳结构在静力下的失稳模式表现为结构的整体失稳,而发生动力失稳破坏的结构则表现为局部失稳破坏。杆件失稳和初始缺陷使结构的临界荷载大幅度降低,且地震作用下属于强度破坏的单层球面网壳结构在静力下对初始缺陷的敏感性大于动力失稳破坏结构。     

屋面系统对单层球面网壳稳定性及地震响应的影响研究

单层球面网壳的静力稳定性及抗震性能已经取得较为系统的研究成果,但在传统的研究方法中,学者们只考虑结构部分,忽略了屋面板、吊顶、隔墙等非结构构件的影响;其中,屋面系统作为一类非结构构件,其平面刚度较大、在动力荷载下的阻尼也较大的特点会在一定程度上影响结构的受力特性。因此,选取考虑屋面系统的单层球面网壳作为研究对象,开展屋面系统对于单层球面网壳弹塑性稳定性及抗震性能的影响研究。采用有限元分析软件ABAQUS分别建立带屋面系统单层球面网壳和传统单层球壳的数值模型;通过弧长法分别对两种模型进行均布荷载作用下的非线性数值模拟,对比分析屋面系统对单层球面网壳弹塑性稳定承载力的影响;对考虑屋面系统的网壳结构进行不同地震荷载作用下的时程动力分析,采用基于响应的分析方法,考察屋面系统对于网壳结构抗震性能的影响,得到屋面系统会显著提高网壳整体刚度、增强结构抗震能力的结论;本研究可为以后网壳结构的理论研究及工程实践提供一定的参考。     

金寨影剧院网壳屋盖结构的分析与设计

金寨影剧院屋盖采用了椭圆抛物面网壳结构.文章对网壳结构进行了结构的动力分析,计算了结构在风荷载作用下的响应,并对网壳结构进行了考虑初始几何缺陷的屈曲分析,得到了结构的极限承载力.