拉索预应力双层柱面网壳结构非线性分析

本文提出一种新型的拉索预应力网壳的布索形式，即用高强钢索代替网壳沿短跨方向的下弦所有杆件，并且每段索施加不同的预应力。并对一具体的拉索预应力双层柱面网壳模型实例，利用ANSYS有限元计算软件进行非线性分析，得出该结构的内力、位移分布特点及规律，为实际工程设计提供必要参数?     

单层叉简网壳的预应力研究

对拉索预应力单层叉筒网壳的非线性分析方法进行了深入的研究,采用有初始应变的拉索单元来引入预应力,可方便地进行预应力结构的非线性分析,拉索单元始终包含在结构模型中,分析准确而高效.本文提出了初始应变分析法与预应力结构的张拉锚固和使用各阶段的对应关系,即将预应力张拉锚固施工作为非线性分析的第一增量步处理,从而实现了连续的非线性分析.应用初始应变分析法,探讨了设置于支座间的预应力拉索和辐射状预应力拉索对单层叉筒网壳结构的作用.     

拉索网壳结构优化设计的快速方法

探讨了以预应力和截面尺寸为设计变量的拉索网壳结构优化设计问题.建立了拉索网壳结构提高承载力的线性规划模型,提出了拉索网壳结构优化设计的序列线性规划法,优化方法采用单纯型法和准则法.算例表明该方法具有较好的计算效率和收敛性.     

基于改进应变能法的无环索弦支穹顶拉索重要性评价（英文）

基于上部网壳总应变能变化量峰值和上部网壳杆件应变能变化率标准差提出一种改进应变能法,用于评价无环索弦支穹顶不同部位的拉索重要性。改进应变能法采用上部网壳总应变能变化量峰值作为主要评价指标,其目的是表征断索后上部网壳的最不利状态且避免断索导致的下部预应力索杆体系应变能损失对以结构总应变能为指标的评价结论的干扰。改进应变能法采用上部网壳杆件应变能变化率标准差作为辅助评价指标的目的是考虑上部网壳不同部位应变能变化的分布情况。以含有三层无环索预应力索杆体系的直径100 m的无环索弦支穹顶为例。首先,建立结构有限元分析模型,通过施加预应力和外荷载得到无环索弦支穹顶的荷载态。然后,基于荷载态采用杆件瞬时移除技术完成断索模拟,采用中心差分积分模式的修正拉格朗日列式增量解法求解断后无环索弦支穹顶的杆件内力时程和节点位移时程。同时,基于杆件内力时程和节点位移时程,求得上部网壳每根杆件的应变能时程。最后,在此基础上,求得上部网壳总应变能时程和上部网壳杆件应变能变化率标准差。如果某部位断索后发生了结构连续倒塌,则该位置拉索的重要性排在首位或并列排在首位;如果未发生结构连续倒塌,则根据不同部位断索后的上部网壳总应变能变化量峰值和上部网壳杆件应变能变化率标准差为指标评价不同部位拉索的重要性。比较上部网壳总应变能变化量峰值,当断索后上部网壳总应变能变化量峰值越大,则该部位的拉索重要性越高;当上部网壳总应变能变化量峰值较为接近时,应补充比较上部网壳杆件应变能变化率标准差:上部网壳杆件应变能变化率标准差越大,拉索重要性越高。结果显示:无环索弦支穹顶的所有拉索预应力乘以相同倍数后以及所有拉索的截面面积乘以相同倍数后,采用以结构总应变能作为评价指标的拉索重要性评价结论会随预应力倍数和截面面积倍数的变化发生明显变化。这种现象的主要原因是下部预应力索杆体系应变能下降而上部单层网壳应变能上升,导致结构总应变能变化规律复杂。基于改进应变能法,采用上部网壳总应变能变化量峰值和上部网壳杆件应变能变化率标准差作为评价指标,则拉索重要性评价结论不随预应力倍数、截面面积倍数和上部网壳形式的变化而变化,避免了下部预应力索杆体系应变能下降带来的干扰,且可以有效区分不同部位的拉索重要性。研究表明:基于结构总应变能指标的拉索重要性评价方法不适用于无环索弦支穹顶,提出的改进应变能法可以有效评价无环索弦支穹顶不同部位拉索的重要性。基于改进应变能法分析发现:最外层预应力索杆体系中索力较大,断索的不对称变形导致不同部位拉索的重要性略有区别,拉索的中间段的重要性略小于其余各段;其余各层的索力远小于最外层,不同部位拉索的重要性没有明显区别。不同层预应力索杆体系之间,最外层的拉索重要性最高,向内依次降低。分析中还发现,断索部位附近的网壳杆件应变能变化较为明显,而距离断索部位较远的网壳杆件受到的影响很小;断索仅对无环索弦支穹顶的局部有影响,对结构主体的影响不大。     

张悬网壳技术

张悬网壳结构是由单层同壳，圆周和放射方向的拉索及连接拉索和网壳之间的支杆组成（图1）。圆周和放射方向拉索来源于张力组合体系。开发者的意图之一是，用放射拉索平衡网壳的推力从而减小甚至抵消网壳的圆周杆件的内力（可是，圆周杆件未被去掉）。其意图之二是，以拉索补强单层网壳提高失稳破坏荷重。由于拉索的采用需要在结构内加预应力。网壳可视为‘刚’结构，单层网壳结构存在着失稳破坏问题。拉索结构可视为‘柔’结构，变位较大。张悬网壳结构以拉索补强单层网壳结构从而自成一体。目前，张悬网壳的建筑实例均属中小型体育馆（跨…     

某体育馆预应力网壳结构非线性分析

大型空间网壳结构设置预应力拉索的目的是减小支座处的水平推力,改善网壳的受力状态,提高网壳结构体系的整体刚度,以提高网壳的承载能力和稳定性。预应力设计是这类结构的关键技术之一。以ANSYS有限元软件为分析平台,详细介绍某体育馆工程有限元分析中探索出的强制性几何非线性分析方法和预应力的调整方法,并提出预应力的调整原则。该方法可为网壳结构预应力设计提供参考。     

某体育馆预应力网壳结构非线性分析

大型空间网壳结构设置预应力拉索的目的是减小支座处的水平推力,改善网壳的受力状态,提高网壳结构体系的整体刚度,以提高网壳的承载能力和稳定性.预应力设计是这类结构的关键技术之一.以ANSYS有限元软件为分析平台,详细介绍某体育馆工程有限元分析中探索出的强制性几何非线性分析方法和预应力的调整方法,并提出预应力的调整原则.该方法可为网壳结构预应力设计提供参考.     

弦弓式预应力柱面网壳结构风洞试验及风致效应研究

弦弓式预应力柱面网壳结构是一种新颖的结构形式,通过对网壳下部拉索施加预应力使结构成为自平衡体系,某火电厂干煤棚为弦弓式预应力柱面网壳结构在干煤棚结构中的首次应用,风荷载是其主要荷载之一,目前规范对该类网壳结构的体型系数未作明确规定,因此需要进行风洞试验来确定其体型系数,试验考虑了网壳周边环境的作用,严格模拟了规范规定的大气边界层风场,分析研究了网壳表面风压分布规律及其影响因素,给出了可供设计采用的体型系数,同时进行了风致效应的研究,研究表明,周边环境对网壳表面风压分布的影响较大而煤堆的影响较小,大气边界层风场中风速脉动导致的风压改变在设计时已不容忽视,风荷载对网壳下部预应力拉索应力起着卸载作用,各索的最大应力减少比例在20％左右。     

预应力拉索网格结构的设计与研究

结合近年来多项预应力拉索网格结构工程的实践 ,以多个各具特色的预应力拉索网格结构工程———山西太旧高速公路标志建筑斜拉网壳和悬挂网架 ,广州越秀山体育场挑棚斜拉网架 ,苏州工业园区游泳馆预应力拉索网架 ,厦门海沧大桥收费站预应力拉索网架 ,嘉善体育馆预应力网架 ,浙江海洋学院体育馆斜拉网架为基础 ,阐述了预应力拉索网格结构在工程中应用的形式、设计思想、索张拉力与垂跨比的关系以及拉索作用方式和效果。     

弦弓式预应力柱面网壳结构的稳定性和抗震性能分析

在大跨度干煤棚工程设计中采用的弦弓式预应力柱面网壳结构是由网壳和预应力拉索组成的杂交体系。采用非线性有限元方法研究了这种结构的稳定性,分析了各种荷载工况、初始缺陷和拉索预应力对结构稳定性的影响。分析了预应力对结构自振特性的影响,然后采用振型分解反应谱法对结构的水平及竖向地震反应进行了研究,总结了结构地震内力系数分布规律。研究表明,布置拉索对结构的稳定性能改善明显,结构的极限荷载提高30%以上,施加的预应力对结构的动力性能影响不大。     

拉索预应力双层柱面网壳结构布索方案研究

预应力双层网壳结构,主要布索方案有结构体内布索、结构体外直线和折线布索。但网壳结构类型众多,在讨论网壳结构的布索方案时是难以面面俱到的,只能通过对典型结构的研究得出一般规律。本文提出一种新型布索结构形式,且以拉索预应力双层柱面网壳结构为例,研究了用高强钢索代替网壳沿短跨方向的下弦所有杆件,当每段索上施加不同预应力时所引起的结构内力和位移的变化规律,并与其它布索方案进行对比分析,突出了该结构的特点和优势,为工程应用提供了新的结构形式。     

弦支网壳结构的静力分析

待建的安徽大学体育馆钢屋盖是由单层六角锥形网壳和索杆张拉结构组成的新型弦支网壳结构。应用有限元软件ANSYS对该屋盖结构进行了考虑几何非线性的静力分析,分析了单层网壳各组成部分对结构所起的作用及索杆结构对结构力学性能的改善作用,提出空间结构概念设计的几个方面,供结构设计参考。     

预应力双向网格单层网壳结构整体稳定性分析

预应力双向网格单层网壳结构是通过在双向网格单层网壳结构内置入预应力索单元而形成的杂交结构,它能显著提高单层网壳结构的整体稳定性能。本文设置了三种预应力索单元的配置模式,分析预应力索截面积和索内预应力值的大小对结构整体稳定性能的影响,并与对应单层网壳结构进行了比较,体现其稳定性能方面的的优越性。     

预应力网壳结构布索方案研究

本文通过对预应力网壳结构不同布索方案的研究，提出了适用于预应力网壳结构的布索原则。     

多波多跨柱面网壳结构受力特性及简化分析方法

工程实践中可以把单波单跨的柱面网壳作为一个结构单体,在横向和纵向扩展形成单波多跨、多波单跨以及多波多跨的整体矩形平面屋盖系统。通过研究位于多波多跨柱面网壳4个不同区域的网壳单体,发现相同区域内的单体受力性能非常接近。并且依据不同区域网壳单体的约束情况建立相应的简化模型,通过分析比较简化模型和整体模型中相应单体的受力特性,可以得到二者的受力性能也比较接近。同时应用简化的单体模型考虑网壳杆件的截面选择和张弦柱面网壳中预应力设计的问题,也都能得到比较好的效果。     

肋环型索承网壳结构的动力特性

索承网壳结构是由单层球面网壳和去掉上层索的张拉整体结构组成的一种合理的新型杂交空间结构。选用梁元、杆元和索元的组合有限元模型,采用分块Lanczos法,针对一实际工程,通过改变结构参数、几何参数等诸多因素,较系统地研究了肋环型索承网壳结构的动力特性及抗震、抗风性能,对工程应用有一定参考价值。     

索撑双向网格型单层柱面网壳稳定性研究

双向网格型单层柱面网壳结构不仅外型美观、各构件布置规则,而且质量轻、采光好。但是随着网壳跨度越来越大,整体稳定性问题也日益突出,因此制约了此类网壳结构在实际工程中的应用。为此,针对双向网格型单层柱面网壳结构,提出了一种新型布索方案,即在双向网格面内布置斜拉索提高结构的面内刚度,在双向网格面外通过撑杆布置横、纵拉索提高结构的面外刚度。首先通过对不同跨度网壳结构的弹塑性分析验证拉索的布置效果,并考虑各种参数变化对结构稳定性的影响,论证了此类网壳结构的合理性和实用性。其次,结合模型的静力试验研究了此类索撑柱面网壳结构的稳定性,论证了拉索布置的合理性。结果表明,采用撑杆和拉索的交错布置后,网壳结构的受力更加合理,其承载能力有了大幅度提高。此类索撑网壳结构为缺陷不敏感结构,但是撑杆长度对结构承载能力的影响很大,对于不同跨度的网壳结构,撑杆的最佳长度有所不同,实际工程中要确保撑杆具有最佳长度。     

国家奥林匹克体育中心综合体育馆斜拉网壳结构试验研究

奥林匹克体育中心综合体育馆为斜拉网壳结构,这种结构在国内系首次应用。为探索结构的受力和变形性能,研究钢筋砼塔筒位移,斜拉索内力变化、松索(换索)的影响,按原型作了1/20比例的模型试验。除模型的静、动力试验外还进行了斜拉索与钢桁架联接节点试验。试验结果与计算分析结果基本相符。     

索承网壳结构成形模型试验研究

对目前在国内外引起广泛关注的大跨度空间索承网壳结构进行了成形即预应力张拉阶段的试验研究。介绍了索承网壳结构的连接方式、施工方法、张拉过程及其数值模拟计算,并按模拟计算工序和参数建立了索承网壳试验模型。实施操作与测试结果证明了逐环拼装张拉成形的施工方法和施工张拉顺序的可行性。与试验结果的比较表明,用循环前进分析方法进行施工全过程仿真分析是适用的,对正确建立索承网壳结构的设计理论及工程应用具有指导意义。