基于复Morlet小波变换的大跨空间结构模态参数识别研究

摘 要 探讨了基于复Morlet小波变换的结构频率及阻尼比的识别方法,推导了基于小波变换系数的振型识别原理。为提高识别密集模态的精度,提出了基于最小标准差的小波中心频率及带宽的自适应选择方法。针对大跨空间结构具有低频密集模态以及难以实现用力锤或激振器来激励等特点,提出了自然激励法与小波变换相结合的模态参数识别方法。数值仿真及奥运场馆国家游泳中心现场实测数据分析表明,基于复Morlet小波变换的方法能有效识别低频密集模态参数。     

第26届世界大学生运动会篮球馆弦支穹顶屋盖结构设计

2011年第26届夏季世界大学生运动会篮球馆为一复杂体育建筑,其上部钢结构屋盖直径72m,为采用单层网壳加弦支体系组成的弦支穹顶结构体系,支承于沿72m直径圆周边均匀布置的24根钢筋混凝土柱上。围绕屋盖结构选型、受力特点及结构设计中的关键性问题,进行了以下的分析研究:弦支穹顶屋盖设计控制标准;弦支穹顶下部索杆体系的布置;预应力的大小选用原则分析;屋盖屈曲稳定分析;预应力张拉整体结构施工全过程模拟及施工方案分析;复杂节点实体有限元计算分析。从中归纳、总结了弦支穹顶屋盖结构设计中应注意的关键问题及应采取的结构措施,可供同类工程参考。     

复合受力状态下矩形钢管相贯节点的试验研究

本试验研究工作的主要目的是掌握特定节点型式在特定外力条件下的工作性态,并与有限元计算结果进行对比,检验其正确性,为理论公式提供试验佐证。共选择了4个不同型式的节点,分别为K、KT、T、TT型。本文较详细地介绍了在复合受力状态下———同时承受腹杆轴力及弯矩时,4个矩形钢管相贯节点模型试验的过程,包括针对特殊受力形式的试验装置及加载装置的设计、测点布置、加载方案等。对于模型的应力发展过程及试验结果,也逐一进行了分析。试验结果表明,有限元计算的可靠性是有保证的;节点的型式不同,其形态破坏也不同;与节点连接的腹杆愈多且不处于同一平面上,则节点受力愈不利;应特别注意受拉焊缝的质量控制。     

超大截面钢管混凝土柱分配梁构造节点下压弯构件承载试验研究

针对采用分配梁+内环板构造、荷载先作用在钢管管壁的1∶5缩尺超大截面钢管混凝土压弯构件进行了试验,研究其破坏模式和分配梁+内环板构造对荷载传递的影响,分析了管壁宽厚比、纵向加劲肋和轴压比对压弯构件力学性能的影响。试验结果表明:分配梁+内环板构造有效地保证了构件受力全过程中基本满足平截面假定;纵向加劲肋及管壁宽厚比的减小延后了钢管局部屈曲发生的时间,且纵向加劲肋的设置提高了试件的极限承载力;压弯构件试验值与中、美设计规范进行对比后得出,美国钢结构规范N-M简化计算曲线偏于保守;与中国规程相比,试验值接近于强度曲线,高于稳定曲线,小宽厚比试件压弯承载力更接近强度曲线,表明超大截面钢管混凝土压弯构件按照现行规程进行设计偏于安全。     

第26届大运会篮球馆弦支穹顶屋盖施工全过程模拟分析

深圳坪山体育馆屋顶采用新颖的弦支穹顶结构体系。弦支穹顶是一种刚柔杂交的预应力钢结构体系,实际工程应用较少,施工经验不足,因此针对此结构施工全过程的计算模拟分析显得十分重要。结合工程特点,充分考虑施工实际条件,选定施工方案和施工张拉顺序,对预应力张拉整体结构施工全过程进行有限元模拟计算,分析了预应力张拉过程中结构的变形、内力变化规律,确保了张拉施工过程中结构的安全。     

基于复阻尼假定的不同材料阻尼特性混合结构抗震分析反应谱CCQC法

寻求合理高效的方法求得构件材料阻尼特性不同结构的地震作用及其效应是工程抗震界最为关注的问题之一。近年来提出的反应谱CCQC法(Complex Complete Quadratic Combination)使问题得到了基本令人满意的解决,该法是基于黏性阻尼假定得到的,但黏性阻尼假定存在能量耗散与激振频率有关的缺陷,导致结构高频模态地震作用效应偏小。复阻尼假定避免了黏性阻尼假定的不足,但通常求得的地震作用效应为复数,不便于工程上应用。采用虚拟激励法推导出新的适合复阻尼假定和平稳随机地震动反应谱CCQC法原始表达式(Original Complex Complete Quadratic Combination,OCCQC)和传统简化表达式(Traditional Complex Complete Quadratic Combination,TCCQC),两个表达式计算结果均为实数,易于工程上应用。与平稳随机振动分析结果相比,OCCQC计算结果较接近,TCCQC计算结果偏小,说明OCCQC比TCCQC更为合理。此外,还借助模态有效质量系数提出模态截断控制方法。     

＜形、L形、T形截面剪力墙配筋研究

为解决<形、L形、T形截面剪力墙配筋设计,参考《复杂截面剪力墙配筋研究》,采用混凝土单轴受压简化应力—应变曲线和应变线性分布的平截面假定,积分计算剪力墙正截面承载力.通过不同纵筋形心位置矩形截面剪力墙正截面承载力骨架曲线比较分析,指出将纵筋设计于边缘构件中不够经济合理.通过<形、L形、T形截面剪力墙承载力骨架曲线分析,并与ACI 318-99,BS 8110-97和GB 50010-2002国内外规范比较,说明本文方法比较安全、可靠、合理.最后通过算例,将本文配筋方法应用于<形、L形、T形截面剪力墙配筋设计,揭示了目前某些软件针对<形、L形、T形截面剪力墙所采取的分段设计方法不够安全合理的隐患.     

深圳北站组合梁抗弯承载力及稳定性分析

组合梁结构设计中组合梁抗弯承载力和稳定性分析很关键,但由于组合钢梁上翼缘受混凝土楼板约束,其稳定性分析与我国现行规范规定的自由梁弯扭失稳不同,我国钢结构设计规范采用的限制绕弱轴长细比的方法,未能考虑楼板作用,不适用于组合钢梁的稳定性分析。此外,在连续组合梁的负弯矩区,局部稳定问题也要考虑。结合深圳北站站房楼盖组合梁的工程实例,采用我国规范GB 50017-2003《钢结构设计规范》和欧洲规范EC4,对组合梁抗弯承载力和稳定性进行了计算分析,同时,利用通用有限元程序SAP 2000对组合钢梁进行了弹性屈曲分析,进一步确保了结构的安全。所采用的计算分析方法可供同类工程参考。     

单项受力状态下矩形钢管相贯节点的承载力研究

国家游泳中心采取了特殊的结构型式,使其矩形钢管相贯节点,除双平面的几何特性外,同时承受轴力和不可忽视的双向弯矩。本文的目的是研究不同型式的矩形钢管相贯节点在单项受力状态下———腹杆分别承受轴力、平面内弯矩、平面外弯矩时的承载力计算公式;节点型式主要包括T、TT、K、KT等4种单平面和多平面节点类型。以直角T型节点的单项承载力研究为基础,通过大量的有限元计算,并对计算结果进行回归分析得出节点承载力计算公式。本文还对各类节点的失效形态进行了分析。     

济南奥体中心体育场结构设计

济南奥体中心体育场为2009年第十一届全国运动会的主赛场.该工程为一大型复杂的体育建筑,基础为人工挖孔桩,下部为钢筋混凝土框架剪力墙结构,上部钢结构悬挑罩棚采用折板型悬挑空间桁架结构受力体系,通过内、外支座支承于下部混凝土结构的型钢混凝土柱.本文通过总装模态分析确定下部混凝土结构选型及分缝,针对混凝土超长采取有效的技术措施和详细的温度应力分析,并重点介绍了上部钢结构的构成.对整体结构在重力、风、地震、温度等多种荷载作用下的变形受力性能进行了详细分析,并进行大跨空间结构的抗连续倒塌分析.总结了一些设计经验,特别是大跨结构的抗震设计经验,可供同类工程参考.