基于构形易损性理论的温室单层球面网壳极限承载力分析

温室单层球面网壳的稳定性在设计中起着控制作用,尤其是非对称(半跨均匀)荷载、初始几何缺陷(节点偏差)、矢跨比和拉索预应力等因素对温室单层球面网壳稳定性的影响还有待深入研究。基于构形易损性理论,提出了判断参数对极限承载力影响的指标,即节点构形度的差异系数。利用ANSYS软件对矢跨比分别为1/3、1/5和1/7的K6、K8型温室单层球面网壳进行了整体刚度矩阵的提取,并通过MATLAB自编程序计算得到节点构形度的差异系数,定性分析了各参数对极限承载力的影响与节点构形度的差异系数的关系。研究表明:判定初始几何缺陷和不对称荷载对温室单层网壳结构极限承载力影响的准则是节点构形度的差异系数越小,结构的极限承载力越大;通过对K6型和K8型温室单层球面网壳的稳定承载力进行计算,验证了提出的判别准则的适用性与合理性。提出的判别准则可推广至其他类型的大跨度温室空间结构中。     

具有随机几何缺陷的大跨度单层球面网壳稳定性分析

网壳结构的稳定性是单层网壳结构设计中的关键问题。采用改进随机缺陷法对一大跨度K8型单层球面网壳进行随机缺陷稳定性分析,并研究非线性（几何非线性、材料非线性）、缺陷最大值等因素对单层网壳承载能力和临界荷载分布规律及其统计参数的影响。结果表明,单层球面网壳的临界荷载对曲面形状的安装偏差非常敏感,初始几何缺陷的影响非常大。缺陷最大值的增大将会使样本的最大值、最小值、均值及设计临界荷载显著下降,缺陷最大值对样本均方差的影响较复杂。材料非线性对大跨度单层球面网壳极限承载力的影响比较显著和复杂,对同一样本的影响有规律可循,但在不同样本之间没有必然的联系,在单层网壳结构设计中进行弹塑性稳定性分析是非常必要的。     

单层球面网壳的稳定性

本文有计划地对400余例实际尺寸的单层球面网壳进行了非线性全过程分析。求得了它们的析限承载力。系统地考察了初始缺陷和荷载不对称分布对网壳性能的影响，通过这种大规模参数分析方法，掌握了单层球面网壳稳定性能规律性，在此基础上提出了供设计人员使用的实用公式。     

基于TensorFlow的单层球面网壳结构极限承载力预测

为研究单层球面网壳结构极限承载力问题,基于TensorFlow下的BP神经网络算法,考虑非线性分析中的复杂映射关系,建立神经网络模型,对K8型单层球面网壳结构的极限承载力进行预测。在此基础上,考虑结构网格形式的不同,建立新的神经网络模型,预测Kn型单层球面网壳结构的极限承载力;将预测结果与有限元和文献回归公式的计算结果进行对比分析。研究结果表明：预测的K8型单层球面网壳结构的极限承载力与有限元结果误差均值为1.666%,文献回归公式计算的结果与有限元的计算结果误差均值为3.994%;预测的Kn型单层球面网壳结构的极限承载力与有限元结果误差均值为4.774%,文献回归公式计算的结果与有限元的计算结果误差均值为5.163%。可见利用神经网络对单层网壳结构极限承载力进行预测是可行的。     

单层网壳结构稳定分析中初始几何缺陷最大值的研究

初始几何缺陷的分布模式与大小对单层网壳的稳定性有较大影响.采用随机缺陷模态法,对K8型单层网壳进行了1 200例模型结构的弹塑性荷载-位移全过程分析.综合考虑结构的受力状态、初始几何缺陷对结构稳定的影响程度以及实际施工情况等因素,提出了初始几何缺陷最大值的合理取值.研究表明:随着初始几何缺陷最大值的不断增加,单层网壳结构受力状态由以薄膜内力为主逐渐向以弯曲内力为主转变,当初始几何缺陷最大值增大至跨度的1/300时,结构的受力状态不再以薄膜内力为主;若以轴向应力为主杆件的弯轴应力比统计均值不大于0.25,且其所占有效杆件的百分比统计均值不少于70％时,可认为结构的受力状态是以薄膜内力为主;当缺陷影响系数取0.5时,初始几何缺陷对结构稳定性能的影响显著;初始几何缺陷最大值取跨度的1/500较为合理.     

K8型单层球面网壳的弹塑性稳定

对1 200多例实际尺寸的K8型单层球面网壳进行双重非线性全过程分析,求得它们的极限承载力,并系统考察初始缺陷和荷载不对称分布等因素对网壳稳定性能的影响,重点讨论材料非线性对网壳极限承载力的影响。通过这种大规模参数分析研究,较全面揭示K8型单层球面网壳弹塑性稳定性能的规律性,在此基础上对以往仅考虑几何非线性影响的K8型网壳极限承载力实用公式进行修正。     

K6型单层球面网壳的弹塑性稳定

本文有计划地对1200余例实际尺寸的K6型单层球面网壳进行了双重非线性全过程分析,求得了它们的极限承载力,系统地考察了初始缺陷和荷载不对称分布等因素对网壳性能的影响,并重点讨论了材料非线性对网壳极限承载力的影响.通过这种大规模参数分析研究,较全面了解了K6型单层球面网壳弹塑性稳定性能的规律,在此基础上对以往仅考虑几何非线性的网壳极限稳定承载力实用公式进行了修正.     

单层球面网壳的弹塑性稳定性

为了解和掌握单层球面网壳在静力荷载作用下的弹塑性稳定性能,采用有限元软件ANSYS及自编的前后处理程序对典型单层球面网壳结构稳定性能进行对比分析,初步了解了球面网壳弹性与弹塑性稳定性能的主要差异。在此基础上进行了1000余例K8型单层球面网壳弹性、弹塑性全过程分析,同时考虑竖向均布荷载的不对称分布、初始几何缺陷等因素对球面网壳稳定性能的影响,掌握了以上因素变化对球面网壳弹塑性稳定性能的影响规律,并将其定量化。最后,通过对弹性、弹塑性稳定极限承载力的统计分析,提出适用于K8、K6型球面网壳的塑性折减系数,用以表示材料非线性对极限承载力的影响。这些成果的获得为进一步开展网壳结构的弹塑性稳定性能研究以及工程实践提供了理论依据和技术参考。     

初始缺陷模式对单层球面网壳静力稳定性的影响

初始几何缺陷模式是单层网壳结构静力稳定性分析、杆件截面设计时必须考虑的重要影响因素.通过采用工程设计中常用的几种初始缺陷分布模式,对考虑初始几何缺陷单层球面网壳结构的静力稳定性进行分析,发现现行规程所推荐的缺陷模式并不能完全保证设计的可靠性,具体表现为一致缺陷或特征值缺陷都可能成为最不利的缺陷模式.针对不同初始几何缺陷...     

不对称荷载作用下单层网壳结构的稳定分析

单层网壳结构是一种易发生失稳的空间结构形式,缺陷以及荷载的分布形式都会影响到结构的稳定承载能力。文章主要研究单层网壳结构的稳定承载力受结构构件的荷载不对称分布工况时的影响,从而为该结构的设计提供有益的参考。     

杆件初弯曲对半刚接单层柱面网壳稳定承载力的影响研究

为了系统地研究杆件初弯曲对半刚接单层柱面网壳稳定承载力的影响,对5种矢跨比的半刚接网壳进行了双重非线性全过程分析。首先阐述了焊接球节点刚度及随机杆件初弯曲的确定方法,然后深入研究了杆件初弯曲对5种矢跨比的半刚接网壳稳定承载力的影响程度,最后探讨了具有杆件弯曲的半刚接网壳的破坏过程。研究结果表明,杆件初弯曲对半刚接网壳稳定承载力的影响程度与网壳矢跨比和初弯曲分布形式有关。如杆件初弯曲对矢跨比为1/3、1/4半刚接网壳的影响甚微,对矢跨比为1/5半刚接网壳的影响较为明显。矢跨比为1/6半刚接网壳的承载能力对个别杆件的弯曲形式较为敏感,而对某些杆件的初弯曲形式不敏感;随着矢跨比的减小,具有杆件初弯曲的半刚接网壳的极限荷载的离散性先增大后减小;网壳达到极限状态之后,失稳区域的竖向位移、杆件的弯曲应力和节点的转角迅速增大,网壳的受力状态转变为弯曲应力状态,当失稳区域的位移较大时,会引起该区域部分杆件丧失稳定,最终导致网壳发生整体失稳。     

风荷载作用下输电塔极限承载力和失效模式计算模型

针对现有输电塔极限承载力和失效模式研究未考虑计算模型影响的问题,剖析了空间桁架、空间刚架和空间梁桁组合3种常用计算模型的力学基础和模拟方法;以110 kV鼓形直线输电铁塔为例,对比研究了0°,45°,60°,90°四种风向工况下3种计算模型的弹性响应,同时对比分析了最不利工况下各计算模型极限承载力和失效模式的计算结果,揭示了不同计算模型对结构极限承载力和失效模式的影响规律。结果表明:空间刚架和空间梁桁组合模型较桁架模型能给出偏安全的弹性响应结果;该类输电塔最不利风荷载工况下的极限活荷载乘子约为2.00,空间梁桁组合模型能反映铁塔结构的延性破坏性质,给出偏安全的极限承载力计算结果;该类输电塔高承载构件主要集中在塔腿主材,空间刚架和空间梁桁组合模型都能较准确识别出高承载构件;建议采用空间梁桁组合模型进行输电塔极限承载力和失效模式的分析。     

球节点刚度对单层柱面网壳地震响应影响随PGA变化的规律

已有研究发现单层柱面网壳焊接空心球节点刚度对结构的地震响应有一定影响,为了解此影响随PGA(地震动峰值加速度)变化的规律,对相同尺寸的单层柱面网壳精细化模型和常用模型进行了地震响应对比分析。其中精细化模型是按照空心球节点和钢管杆件的实际尺寸建立的壳单元模型;常用模型采用梁单元建模,不考虑球节点。改变PGA后,对比2种模型相同位置节点的位移时程曲线可以看到:随着PGA的增加,精细化模型与常用模型的节点位移响应差值越来越大;PGA超过结构的失稳临界值后,随着PGA的增加,加大精细化模型节点壁厚对提高结构抗失稳能力的作用越来越小。     

倾斜荷载作用下层状地基的极限承载力

对位于层状地基上的水工建筑物,特别是位于缓倾斜角软弱夹层上的建筑物,在验算建筑物连同地基的稳定性时,通常假定滑动面是由两个斜面所组成。本文参考模型试验中地基破坏的情况,假定滑动面由三段组成,应用库仑破坏准则,导出地基极限承载能力的近似计算公式。     

均布荷载下混凝土夹芯板的极限承载力

就CS板（钢筋混凝土夹芯板）建立了桁架模型,对均布荷载作用下的极限承载力进行了计算,并将其计算结果与试验值进行了比较,与试验值符合较好,且稍偏于安全.此计算方法是方便、快捷和适用的.另外,此计算模型还可用于计算CS板各部分的内力.     

随机杆件初弯曲对K6型网壳稳定承载力的影响研究

单层网壳属于缺陷敏感型结构,初始缺陷对其稳定承载力影响较复杂。为研究随机杆件初弯曲对网壳整体承载力的影响,以K6型单层球面网壳为对象,推导了实现具有杆件随机初弯曲网壳的相关公式,并详细阐述了其在有限元程序中的实现方法,分别研究了杆件初弯曲幅值、弯曲方向角及二者耦合作用对网壳结构稳定承载力的影响程度。主要得出如下结论:当初弯曲幅值δ取为确定值l/1 000时,与理想网壳相比,承载力下降5%左右;当δ取为确定值l/250时,承载力下降14%左右。与随机初弯曲幅值相比,初弯曲方向角对网壳结构稳定承载力的影响较小。同时考虑弯曲幅值与弯曲方向角的随机性时,杆件初弯曲对网壳稳定承载力的影响更为显著。推导的建模公式及其有限元方法可推广至其它类型的空间网格结构中。     

结构胶植筋混凝土柱受往复荷载作用的试验研究

介绍了JGN ,QS C ,HY1 5 0 ,RE5 0 0四种结构胶植筋混凝土柱在往复荷载下的试验研究 ,并与非植筋的整浇钢筋混凝土柱受力性能进行了比较。结果表明 ,在 1 5d锚固深度下 ,各试件在破坏形态、极限承载力、延性和耗能能力等方面相差不多。     

劲性钢筋混凝土轴心受压构件承载力计算方法

在对劲性钢筋混凝土轴心受压构件承载力进行试验及理论研究的基础上,综合国外的研究成果,提出了劲性钢筋混凝土轴心受压构件承载力的计算方法.     

单向留设预应力筋孔道框架柱轴向受力时截面承载力试验研究

较大预应力筋孔道给预应力框架柱造成较大的截面削弱 ,对框架柱的承载能力是否存在不利影响一直是设计人员担心的问题。对三个带有预应力筋孔道的框架柱 (一个未灌浆和两个已灌浆 )和一个没有孔道的框架柱进行了轴心受压状态下极限承载能力的对比试验。试验结果表明 ,预应力筋孔道面积不超过梁柱截面面积的 2 5 %时 ,在轴心受压状态下 ,单向留设的预应力筋孔道对框架柱的极限承载能力影响不大。     

具有软弱下卧层的地基极限承载力的计算

本文研究具有软弱下卧层的地基极限承载力问题。三组室内模型试验表明具有软弱下卧层的地基破坏模型基本上属于冲切破坏。据此,提出具有软弱下卧层的地基极限承载力计算公式。通过试验结果、实际工程事故的验算以及和其它有关公式的对比,表明该公式在H/B≤3范围内能给出比较满意的结果。