单层网壳结构稳定承载力分析

网壳结构的稳定性是单层网壳结构分析中的一个关键问题.利用有限元程序SAP2000对跨度40m,矢高20m的单层网壳在全跨均布荷载作用下的线性和非线性稳定承载力进行了探讨分析.以两个工程计算实例为背景,通过线性分析和几何非线性分析研究了单层网壳结构的稳定性能,这些分析结果将对今后网壳结构的广泛应用有指导意义.     

自平衡预应力网壳-索穹顶组合结构的设计与分析

目的 为实际工程应用设计一种新的空间结构形式,探讨这种结构的特点及可行性.方法 将已有的大跨度自平衡预应力网壳的研究成果以及悬索结构的理论成果相结合,提出预应力网壳-索穹顶组合结构并设计构件的截面尺寸,利用ANSYS软件进行结构的仿真分析.结果 经过合理的构件截面设计以及反复调整初始预应力,在外载作用下,结构最大的柔性拉杆应力为1332.60 MPa,最大的压杆应力为-258.85 MPa,最大竖向位移为-1.327 m;结构的内力和变形都在允许的范围内,且无杆件失稳现象.结论 自平衡预应力球面网壳-索穹顶组合结构在大跨空间结构应用是可行的.在设计时,应注意综合考虑索穹顶与下部预应力网壳两部分之间的相互影响及各自的受力特点,使结构达到最优.     

荷载非对称分布对组合肋壳稳定性的影响

首先对组合肋壳与其他组合壳体结构形式进行了对比,阐述了组合肋壳这种新型结构的优势.利用非线性有限单元法研究了荷载非对称分布对组合肋壳稳定性的影响,得出了在U.L.描述下的组合单元刚度矩阵,并利用弧长法跟踪结构的荷载-位移曲线.通过在全跨、1/2跨对称、1/2跨不对称、1/4跨四种不同荷载分布作用下,组合肋壳稳定性的全过程跟踪,得到了组合肋壳的失稳形式和最大变形点全过程荷载-位移曲线,发现不同荷载作用下极限荷载不同,1/4跨均布荷载是结构的最不利受力情况,同时计算结果显示组合肋壳结构有较高的后屈曲强度.     

单层脊线式叉筒网壳结构性能研究

对一组圆柱面网壳交叉组合形成的新型网壳结构--叉筒网壳中的单层脊线式叉筒网壳的结构性能进行了系统研究.运用有限元方法分析了该结构在对称与非对称荷载作用下的静力性能,并着重讨论了矢跨比、荷载工况、边界条件和几何初始缺陷对结构非线性稳定性能的影响.研究了不同矢跨比和不同屋面荷载作用下的结构自振特性,并比较了不同矢跨比结构在地震作用下的水平地震内力和竖向地震内力.研究结果表明,单层脊线式叉简网壳受力性能良好,非对称荷载对结构性能的影响不大;矢跨比对结构的稳定极限荷载和动力性能影响较大;随几何初始缺陷的增大,结构稳定极限荷载平缓降低.     

索穹顶结构有限元分析及试验研究

针对索穹顶结构的受力性能,采用二节点直线杆单元和新型二节点曲线索单元建立了索穹顶结构混合有限元计算模型,对是否考虑拉索自重垂度进行了比较分析.通过对一直径为5 m的肋环型索穹顶模型的实验研究,得到在不同荷载情况下结构的内力和变形规律.实验结果表明,材料下料长度的确定和符合计算模型的节点设计是实际工程设计中的关键问题.实验结果说明了此有限元模型具有较好的精度.     

TH-Levy型索穹顶局部构件失效时的受力性能

对存在脊索、斜索、环索或撑杆等局部构件失效时的新型TH-Levy索穹顶和传统型Levy索穹顶进行受力性能研究.采用非线性有限元法对在满跨荷载和半跨荷载作用下2种类型结构的静力性能进行对比分析,采用Block Lanczos法对2种类型结构的动力性能进行对比分析.分析结果表明,新型索穹顶的上环索在控制结构内力分布的均匀性和减小结构变形上起着重要作用. 当单根脊索失效时,新型索穹顶在设计荷载作用下能够保持较好的受力性能,传统型索穹顶完全失去承载能力;当单根斜索失效时,新型索穹顶的受力性能略优于传统索穹顶,二者在设计荷载作用下均能保持较好的受力性能;当单根环索或撑杆失效时,新型索穹顶未失效的部分结构仍然具有承载能力,可以避免完全坍塌,传统索穹顶完全丧失承载能力;新型索穹顶完整结构的各阶自振频率大于传统型索穹顶,单根脊索或斜索失效时的各阶自振频率下降幅度均小于传统型索穹顶,表明新型索穹顶的动力性能和结构刚度优于传统型索穹顶．     

Kiewitt型索穹顶结构模型试验研究

为研究Kiewitt型多整体自应力模态新型体系,在理论分析的基础上,设计加工了直径为5.0 m的Kiewitt型索穹顶结构模型,提出了支承平台、可调索杆、连接节点等的加工制作新方案,考察了当张拉各构件到设计长度时体系的初始预应力分布,以及模型在满跨、半跨和1/8跨等多种荷载工况下的静力响应.结果表明,当所有构件都张拉到设计长度时,Kiewitt型索穹顶结构的初始预应力分布达到理论计算值,在多种荷载工况下的静力响应和理论分析结果基本吻合,验证了理论分析的正确性和模型设计的有效性.     

半刚性节点单层球面网壳的弹塑性稳定性分析

为了研究半刚性节点单层球面网壳的稳定性能,提出其适用的分析方法,利用大型有限元软件ANSYS建立螺栓球节点的实体模拟方法和半刚性节点单层球面网壳的数值模型.通过试验数据与数值分析结果的比较,证明方法的可行性,进而模拟工程中常用的螺栓球节点,求得其弯曲刚度,对30 m跨度的螺栓球节点单层球面网壳进行稳定性分析.结果表明:节点的弯曲刚度不同时,网壳的稳定性能及其失稳模态变化明显;节点的扭转刚度和节点域不同时,网壳的稳定性能基本没有变化;荷载分布不同时,网壳的稳定性能发生改变.节点的弯曲刚度和不同的荷载分布形式是影响单层半刚性球面网壳稳定性能的重要因素.     

单层球面网壳结构的力学性能研究

基于非线性有限元方法，研究了单层球面网壳结构的内力分布规律及结构变形特点，并针对力学计算模型、结构失跨比、外荷载分布等主要因素，研究其对单层网壳结构力学性状的影响情况。得出了工程中常用的单层球面网壳的荷载传递方式以及存在于结构内的力流方向，为在工程设计中控制力流，并设计力流的导向提供理论指导。     

肋环斜杆型球面网壳弹塑性稳定特性

为掌握肋环斜杆型球面网壳的弹塑性稳定特性,利用ANSYS软件有计划地对430余例实际尺寸的肋环斜杆型单层球面网壳进行了双重非线性全过程分析,求得结构的极限承载力,系统地考察了初始缺陷、荷载不对称分布、支承条件以及材料非线性等因素对网壳稳定性能的影响,并与弹性分析结果进行了对比分析.通过大规模参数分析研究,较全面了解肋环斜杆型单层球面网壳弹塑性稳定的规律性,统计了肋环斜杆型单层球面网壳的材料非线性折减系数,为此类网壳结构的工程实践提供了理论依据和设计参考.     

索穹顶结构体系的研究进展

索穹顶结构是由索、杆及膜组成的新型预应力空间结构体系.简单回顾了索穹顶结构的发展过程并介绍了6个索穹顶结构工程实例,阐述了国内外对索穹顶结构在结构形态、静力和动力特性、施工成形技术和实验模型等方面的研究现状,讨论了索穹顶结构的研究方向,为索穹顶结构的实际工程研究提供有益的参考.     

水泥3D打印喷头中浆体的流动分析

针对水泥浆体在流经水泥3D打印样机喷头结构时沾黏、流动性差的问题,提出一种基于多松弛参数格子玻尔兹曼方法（MRT-LBM）的模型,研究幂律流体在单螺杆机构中的流动特性. 采用MRT-LBM修正模型,对水泥浆体在喷头中的流动情况进行数值模拟,得到水泥浆体在喷头装置内不同位置处的速度分布情况,为水泥3D打印喷头结构提出改进方案. 通过已有理论解的泊肃叶流对修正后的MRT-LBM模型进行详细论述,并将解析解与MRT-LBM修正模型得到的结果进行对比,验证分段幂律模型的可行性. 最后,改变晶格节点的数量（10~500）,计算实验结果与理论结果的相对误差,结果表明修正后的MRT-LBM模型是稳定的.     

单层球面网壳结构的几何非线性分歧屈曲的研究

利用几何非线性有限元方法，分析了单层球面网壳的稳定性。推导了Ｕ．Ｌ．坐标系下的几何非线性空间梁单元，采用柱面弧长法为加载策略，求解结构的平衡路径。利用“位移扰动法”对单层网壳结构的分歧屈曲进行了一些探讨，求得了扁拱和一单层球面网壳的分歧路径     

具有外环桁架的肋环型索穹顶初始预应力分布快速计算法

目的研究具有外环桁架的肋环型索穹顶的构件布置和特点,提出确定初始预应力分布的快速计算法.方法考虑到该结构是一种轴对称结构,将结构简化为半榀平面桁架,采用节点平衡理论进行分析.结果提出了确定初始预应力分布的快速计算法,得到了不设和设有内拉环的具有外环桁架的肋环型索穹顶预应力杆初始内力的计算公式,并将对特定参数的该种结构的计算结果与非线性有限元分析结果进行了对比.结论具有外环桁架的肋环型索穹顶结构是有发展前景的新型结构,内部建筑空间利用率高,外圈索的初始内力明显减小.快速计算法可方便地确定该类结构的初始预应力分布,为设计和力学性能分析提供基础.     

拉索对肋环型索穹顶结构的敏感性分析

针对在施工张拉过程中索穹顶结构拉索的初始预应力值难以与设计值一致的问题，为了找出索穹顶结构中的敏感拉索以指导设计与施工，采用正交设计方法分析了拉索对结构的敏感性。通过建立L49(78)正交表，以一个跨度为50 m，承受轴对称荷载作用的肋环型索穹顶结构为例，研究了拉索对结构的静力、动力及稳定的敏感性，并与其他敏感性分析方法作了比较。分析结果表明，拉索对结构的静力敏感性明显高于对动力和稳定的敏感性，并且拉索对结构的敏感性高低与拉索的位置有关，在整个结构中以外环索最为关键，在设计与施工中必须严格控制其应力状态。     

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。     

大跨拉索穹顶轻型结构的计算

本文采用两节点铰接单元，以真实应力为参数对大跨拉索穹顶轻型结构进行了几何非线性静力分析，计算实例表明，本文提出的计算方法是有效的，并具有很高的精度，可作为设计索穹顶的理论和方法，同时该方法可进行索结构的形态分析。     

单索幕墙中玻璃与索静力协同工作试验

采用模型试验的方法对单层平面索网玻璃幕墙结构考虑玻璃与索网协同工作的静力性能进行研究.提出玻璃与索网协同工作的理论模型,并通过模型试验验证了上述理论模型.结果表明,单块玻璃的抗弯刚度对于玻璃参与结构刚度贡献影响很小,玻璃参与结构刚度贡献从本质上讲主要由玻璃面的薄膜力大小决定.