索穹顶结构截面和预应力优化设计

针对索穹顶结构的优化设计现状，并从适合索穹顶结构工程应用的角度出发，本首先对选定截面情况下的预应力优化和选定预应力情况下的截面优化两种情况分别作了研究，然后采用分层优化法较有效地解决了截面尺寸与预应力同时优化的问题，得出了一些有用结论。     

安中大楼风环境模拟及风能利用

介绍建筑环境中的风能利用基本形式及风能利用可行性评价指标.针对安中大楼所处的特定位置,运用计算流体力学方法对周围的风环境进行数值模拟|对可能利用风能的位置即风速明显增大区域,如夹道、洞口及屋顶处进行详细的分析,利用风速增大系数指标评价风能利用的可行性,对合理布置风力机提出建议.研究结果表明：在夹道处、大楼边角处风速加大,可以安装小型风力发电机,综合考虑经济性和有效性,可以沿塔架高度布置多台水平轴风力机|建筑物开洞区域的风速增大,风向平行于洞口径深时效果显著,适合在洞口前沿布置水平轴风力机|安中大楼屋顶风速较大,集结效果明显,可以根据屋顶尺寸安装多排风力机.     

基于机构位移模态子矩阵法的 铰接杆系机构奇异与运动分岔分析

提出通过追踪机构位移模态子矩阵行满秩与否来判断机构运动分岔点的新方法--机构位移模态子矩阵法.该方法将铰接杆系机构的自由节点分为驱动节点和从动节点,对应描述机构构型的变量分别为控制变量和状态变量.建立铰接杆系机构平衡矩阵,由奇异值分解得到整体机构位移模态,定义驱动节点对应的机构位移模态矩阵和从动节点对应的机构位移模态矩阵为机构位移模态子矩阵,当机构位移模态子矩阵出现非行满秩现象时,驱动节点或从动节点获得自由度,机构运动发生奇异.通过单自由度和两自由度机构算例分析证明了此方法的正确性与有效性.     

大跨度椭球屋盖结构风压分布的风洞试验和数值模拟

根据九寨沟甘海子国际会议度假中心温泉泳浴中心的风洞试验结果，分析了该结构屋面在风荷载作用下的受力性能.分别采用基于雷诺时均方程的标准k-ε、重正化群（RNG）k-ε、可实现的k-ε和雷诺应力模型（RSM）4种湍流模型对屋面平均风压进行了数值模拟，并将4种湍流模型的模拟结果与风洞试验数据进行了比较.结果表明，此类大跨度椭球屋面风压分布主要以吸力为主，靠近地面的屋面迎风面和背风面风压为正压.4种湍流模型的模拟结果之间差异较小，数值方法能够较准确地模拟该类大跨度椭球屋面的风压分布.在定量分析时采用高精度的离散格式可以提高计算精度.     

双半椭球体氦气囊非饱和形态试验北大核心CSCD

为研究飞艇氦气囊在不同充盈度下的非饱和形态,揭示氦气囊在充气与泄气过程中的形态变化规律,设计与制作了双半椭球体氦气囊及其试验装置,采用控制充盈度的方法开展了双半椭球体氦气囊充气试验与泄气试验.结果表明:充气过程中,上下半椭球膜面先向上升起,随后上半椭球膜面沿环向膨胀至饱满形态,最后下半椭球膜面下沉并沿环向膨胀至饱满形态;泄气过程中,下半椭球膜面先沿环向收缩并向上升起,随后上半椭球膜面开始沿环向收缩,最后上下半椭球膜面同时向下塌陷至真空状态.     

基于实测数据的弦支穹顶计算模型修正

 为了使有限元计算模型给出的分析结果与相应的实测结果有良好的相关性,确保计算结果能切实有效地预测结构实测结果,并指导实际结构建造的顺利进行,对一弦支穹顶结构的试验模型实测结果与有限元模型计算结果进行对比分析,发现了理论模型与实际结构之间的差异,识别出导致差异的主要原因,并提出了基于测试结果对计算模型进行修正的算法与理论．通过对一实际试验模型进行的修正计算表明,修正算法能够基于实测数据便捷地对模型进行修正．最后对修正计算模型和原始模型的计算结果与实际模型结构的测试结果进行了对比分析,结果表明,修正后的计算模型较原始模型计算结果与实际模型的实测结果更加吻合,修正模型能够更加准确地描述实际结构．     

索穹顶结构施工模拟分析

为了研究索穹顶的施工成形过程,寻找一种通用、可靠的计算方法来提高施工分析的效率与精确性,确保计算结果切实有效地指导实际工程施工,利用有限元软件ANSYS对一索穹顶结构按反分析的思想进行2种施工方案下的施工模拟计算,确定在施工过程中各控制结点的坐标值、各单元的内力值与结构的几何形状,并对2种施工方案进行了分析对比.结果表明,在结构的张拉成形过程中,单元的内力值与结构的几何形状的变化规律与施工方案有关,2种施工方案在一定条件下具有共性,各斜索对整个结构的影响由里及外依次增强.计算过程也表明,利用通用有限元软件ANSYS对索穹顶结构进行施工模拟具有通用性与高效性.     

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.     

济南奥体中心弦支穹顶结构施工张拉分析

济南奥体中心体育馆屋盖采用了目前同类结构中跨度最大的弦支穹顶结构.弦支穹顶的施工张拉过程伴随着大位移,张拉模拟具有较大的难度.首先研究了支承条件与温度变化对结构施工张拉的影响,并给出了弦支穹顶的理想张拉成形态.基于索杆体系张拉成形的反分析法,提出了合理的不分级施工张拉方案.根据实际张拉完毕后的现场监测报告,分析了张拉的误差及其产生原因.最后提出了修正的施工张拉方案,并比较了施工的难度与合理性.     

多整体自应力模态索穹顶结构优化设计

基于结构整体可行性和对称性、两次奇异值分解提出了一种求解各种索穹顶结构整体自应力模态的新方法。分析发现,Kiewitt型索穹顶结构具有多个独立的、但没能满足整体可行性要求的整体自应力模态。以初始应变能最小为预应力优化目标和重量最轻为截面优化目标进行了优化设计,获得了合理的初始预应力分布和截面大小。Kiewitt型索穹顶结构算例表明了预应力优化及截面优化模型的有效性和正确性。