空间可展剪式铰结构综述

空间可展结构是一种新型的工程结构,由于具备使用时可展开、不使用时可折叠收起或由部分刚体移动产生整体结构变形等特性,空间可展结构在临时性建筑及军工建筑中越来越得到重视,具有广泛的发展前景。文章从可展结构概念出发,简述可展结构在建筑工程中的发展历史;着重分析可展结构中的剪式铰单元结构的形成机理;对剪式铰可展结构进行分类;并总结几种空间可展剪式铰结构的几何外形;最后归纳了可展结构的发展前景和亟待解决的问题。     

一种新型可展结构的探索北大核心

可展结构是一种新型的工业化预制结构,展开后可成为具有一定承载力的结构体系;使用后可收缩或拆卸,进行运输再利用。提出了一种新型可展结构的概念。该可展结构以三角形剪式单元为基本单元,采用预拉力拉索形成平面外支撑体系,确保结构的承载力、变形性能力及结构稳定性。制作出小比例铝合金可展结构模型,并进行静力试验。对该可展结构的结构性能进行了综合评价,给出了该可展结构的应用前景:半永久或永久空间结构,空间结构施工体系。     

一种新的预应力空间结构体系—弦支骨架结构

提出了一种新的预应力空间结构体系—弦支骨架结构,是由辐射状布置的骨架结构与一道或数道环向布置的弦支体系组成。利用弦支体系调整骨架部分的内力分布,大大降低主梁最大弯矩的峰值,减小主梁的挠度;同时,弦支体系部分对底环梁产生压力,与骨架部分对底环梁产生的拉力可以部分相抵消,大大降低了结构体系对下部结构的要求。采用参数分析法进行了应力优化。通过对弦支骨架结构的受力特性包括抗震特性及整体稳定性能的研究,验证了弦支骨架结构的可实现性。最后,提出了对弦支骨架结构进一步研究的方向。     

可展结构在初步设计阶段的分析方法述评

可展结构是一种新型的工程结构,它特有的几何特征使得其设计非常复杂.初始设计是整个可展结构设计的基础,这个阶段并不需要特别精确的结果,有效性及简易性是初始设计所考虑的主要因素.在前人经验的基础上系统地总结的自锁可展结构在初始设计阶段的分析方法表明,明确设计参数如何影响结构将有助于优化设计,通过充分利用可展结构的特征可减少迭代次数,同时采用一些简化的模型可以大大降低设计所耗费的人力物力.     

复杂剪式铰结构的几何分析和设计

本文分析了常见的一维和二维剪式铰结构的几何特点和可展条件，阐述了复杂剪式铰结构的设计方法和设计原则。以抛物面壳为例，介绍了用节点坐标为未知量分析复杂剪式铰结构几何问题的方法和几何设计的步骤。求解几何问题时，文中给出了简化迭代法。     

弦支穹顶结构体系的应用

弦支穹顶结构体系是在单层网壳和索穹顶的基础上发展起来的一种新型复合空间结构,能够发挥单层球面网壳与索穹顶结构两者的优点,弥补两者的不足。目前已有的研究局限于设计理论,少量的工程实践也是试验性的小跨径工程。因此,对大跨度弦支穹顶结构体系及其工程施工技术进行一体化研究具有重要的现实意义。概述了弦支穹顶结构体系产生的背景、定义、特点及工作机理,归纳了预应力索撑体系设置原则。简要介绍了国内外首个大型双层椭圆弦支穹顶——武汉体育中心二期工程体育馆的设计和施工工艺,该工程采用的非常规的安装方法和首次在大跨度弦支穹顶结构体系中通过撑杆调节法来施加预应力,并取得成功,为类似新型空间结构的研究与应用提供了有益的参考。     

一种新型索膜结构——倒伞式可展膜结构的研究

对一种新型的张拉式索膜结构———倒伞式可展膜结构进行了这种新型结构的特点和它的设计过程,重点研究了它的找形分析过程;对找形原理进行了非线性有限元的理论推导。用ANSYS对一倒伞式膜结构进行了找形分析,对其中的一些重要问题进行了较深入的研究并提出了有实用价值的解决方案,最后得出了主要结论并提出了待解决的问题。     

K6型弦支穹顶结构的静力性能分析

选用40,50,60和80m跨度的K6型弦支穹顶结构,利用大型有限元分析软件ANSYS,对结构的受力性能及结构参数如矢跨比、撑杆高度、环索布置方式、初始预应力大小等对其的影响进行了分析。研究结果表明,在上层网壳杆件压力满足要求的前提下,矢跨比宜为1/8~1/6,撑杆高度为2.5~3.0m,采用四环索布置且索的预拉力宜在200~300MPa之间。可对弦支穹顶结构静力性能分析以及更多的工程设计实践提供参考。     

弦支穹顶结构的稳定承载力分析

弦支穹顶结构作为一种新型结构形式,与单层网壳相比,其刚度和稳定性都有了很大的提高;与索穹顶结构相比,施工过程更加简单易行。本文的研究对象为一跨度为40m的凯威特-联方型弦支穹顶结构,通过改变该结构的矢跨比、撑杆高度、预应力大小及上部网壳节点形式,来研究以上四个参数对结构稳定承载力的影响,以期为工程设计提供参考。     

索杆可展结构的体系分析

本文分析了Ｍａｘｗｅｌ、Ｃａｕｃｈｙ准则；介绍了矩阵分析结构体系、区分内部和外部机构的方法；提出可展结构体系设计的原则，并阐明一些可展结构基本概念。     

点支式玻璃幕墙中索杆体系的设计

本文根据协会标准《点支式玻璃幕墙技术规程》CECS127-2001中有关索杆体系的设计规定,用杆系结构力学计算初始状态时索杆体系的预应力,用具有索单元的非线性有限元方法计算预应力索杆体系工作状态的内力及位移,针对三个工程实例进行了试设计计算,计算结果表明,规程中的规定是合理可靠的,具有较强的可操作性。     

弦支穹顶结构缺陷状态的敏感性分析研究

由于构件制作与施工误差、计算假定与算法误差等情况不可避免的存在,当结构索施工张拉完成后索的实测张力值与设计值存在偏差.为研究各误差因素对结构受力性能的影响,本文对一跨度为50m的弦支穹顶结构建立正交表,分析了环索预应力以及网壳节点竖向坐标位置偏差等因素对结构静、动力性能以及稳定性的敏感性.结果表明,环索预应力对结构静、动力性能影响最为敏感,网壳节点竖向坐标偏差对结构稳定性能影响最大,在施工中需严格控制环索预应力和网壳节点空间位置.     

Kiewitt型弦支穹顶结构的弹性极限承载力研究

弦支穹顶结构体系作为一种新颖的结构形式,同单层网壳相比,具有更高的刚度和稳定性;同索穹顶相比,施工过程更加简单和容易控制。本文对一40m跨的Kiewitt型弦支穹顶结构,采用非线性有限元方法对影响稳定承载力的参数,如撑杆高度、拉索截面积、拉索预应力、拉索周数等进行了分析,得出了一些对工程设计有意义的结论。     

弦支穹顶结构的工程应用

弦支穹顶作为一种新型的预应力空间结构形式,凭借其高效的传力机制和优美的外形效果,已在国内外近20项实际工程中得以应用。对现有工程的跨度、上部网壳结构形式、下部张拉整体部分形式、预应力施加方式、撑杆上节点和撑杆下节点等工程进行总结。在此基础上,对结构的预应力设计方法、节点设计、预应力张拉、模型试验等内容进行分析,提出一些可供工程参考的建议。     

一种新型预应力空间结构形式——弦支拱壳结构

在总结拱支网壳结构力学特点的基础上,将张拉整体的概念引入拱支网壳,提出弦支拱壳结构,较好地解决了拱支网壳结构支座反力较大,下部支承结构设计较为困难的问题。结合算例分析弦支拱壳结构的静力性能、稳定性能,得出张拉整体的引入很大程度上能减小拱支网壳结构的支座反力,且较大提高拱支网壳结构的稳定性能;对比分析弦支拱壳和拱支网壳结构的基本动力特性,得到刚度和自振频率等特性。     

2008奥运会羽毛球馆大跨度新型弦支穹顶结构体系的优化设计选定

简要总结了2008奥运会羽毛球馆的建设背景,落实"绿色奥运,科技奥运,人文奥运"理念的思路和措施,阐述了预应力弦支穹顶结构新体系优化设计及选定过程,概括了本工程在体系优化设计、结构整体稳定分析、张拉施工仿真模拟、结构静力和动力模型试验、结构健康监控等研究工作。本文研究成果直接用于2008奥运会羽毛球馆新型弦支穹顶结构设计和施工,可供今后同类结构的设计、施工参考。     

大跨椭圆形弦支穹顶结构的施工方案对比及优选研究

结合国内首例大型弦支穹顶屋盖的结构特点、施工现场条件、施工工期及施工成本等多方面因素,详细对比不同施工方案的优劣,指出单一的传统施工方法已难以胜任该复杂结构的施工。由此优选出总体施工方案及流程。即上部双层网壳采用顶升外扩与高空散装相结合的综合安装法;下部张拉索杆体系的安装穿插于上部网壳安装过程中;拉索的张拉应在上部网壳完全合龙并形成整体后实施,按由外围到中心的总体顺序（外圈→中圈→内圈）进行张拉。     

高层建筑点支式幕墙柔性支承体系的设计探讨

点支式玻璃幕墙的柔性支承体系是一种新型的支承体系。结合某大厦点支式玻璃幕墙的设计，对柔性支承体系的设计计算过程进行了详细介绍，并对诸如幕墙的传力体系、幕墙结构与原结构连接节点和幕墙本身的框架设计等问题进行了详细说明。     

基于折杆剪式单元的径向开合屋盖设计研究

提出了一种基于折杆剪式单元新型径向开合屋盖结构,该径向开合屋盖下部为折杆网格结构与外圈的滑移杆组成的径向伸缩网壳结构,上部设有能够满足结构开合功能要求的新型开合膜单元,且通过驱动台车的牵引,能够实现屋盖开合的机械化与自动化。同时,借助ABAQUS有限元分析软件,对该类径向开合屋盖在闭合状态和开启过程中的应力、位移及支座反力等进行计算。分析结果表明:该类型的开合屋盖受力合理,能满足使用功能要求,并兼有可展网架快速建造、可重复使用、便于运输与膜结构轻质等优点。     

高空大跨度索桁式弦支结构的施工与监测

乐清体育馆钢结构屋盖采用索桁式弦支结构,由单层曲面网格结构和空间索桁结构杂交而成,内圈是弦支结构,外围是索桁结构。通过科学施工与健康监测,确保了结构施工的科学性与有效性,为类似工程提供了可资借鉴的经验。