充气式张弦穹顶结构静力性能与稳定性研究

基于Tensairity结构概念设计了跨度80m的充气式张弦穹顶结构,建立了精细化的有限元模型,实现了零状态、初始态和荷载态的全过程数值模拟,分析了结构在不同工况下的静力性能和稳定性。研究表明：该结构体系具有良好的静力性能和稳定性,内压在1~4kPa范围内即可保证充气气囊对刚性构件的支撑作用;整体结构没有出现明显的弹性失稳问题,导致结构失效的主要原因是构件的材料破坏和膜材的应力松弛;当内压较低时,结构因上层膜面松弛而失效;当内压较高时,结构因刚性上弦大范围进入塑性状态而破坏。自振特性分析表明,该结构的整体刚性较大,但绕中心轴的抗扭刚度较为薄弱。     

大断面胶合木张弦曲梁及拼接节点静载受弯试验研究

现代大断面胶合木结构采用内嵌双钢板节点形式较为美观,构造相对合理,但因工艺复杂,相关研究不多,故应用较少。文章设计制作了1个内嵌双钢板销式连接的大断面胶合木拼接节点足尺试件,通过静载抗弯承载力破坏性试验,研究节点的失效模式和破坏机理。进而将此节点应用于30m大跨度胶合木张弦曲梁中,设计1个1∶1足尺试件并进行堆载试验,研究张弦曲梁的受力机理、承载能力以及宏观、微观结构响应,并考察拼接节点螺栓群的工作状态。拼接节点试验表明：该节点在纯弯加载过程中未出现钢销滑移等现象,节点最终因受拉区销孔处木材达到承压强度而破坏,说明此类拼接节点受力合理,连接可靠。跨度为30m的张弦曲梁试验表明：该梁施加预应力后,其竖向刚度显著提高、变形减小,在弹性范围内工作,受力性能良好。     

钢筋与水泥基材料粘结性能的超声波评估方法

为考虑钢筋与一种水泥基材料(HCTM砂浆)之间粘结缺陷与力学性能的内在规律,利用超声波检测技术,考虑钢筋表面形式,粘结不良处初始缺陷程度等参数,建立了超声波参数与初始缺陷参数间的相关关系;通过静力拔出试验,分析了拔出力与锚固界面、钢筋表面等因素之间的关系;并利用三维有限元程序ANSYS进行了数值仿真,将分析结果与实验结果进行对比.结果表明,试验结果与理论分析结果有较强的一致性.     

80 m球径螺栓球节点单层球面网壳稳定性能分析

螺栓球节点是一类半刚性节点,能否应用到单层网壳中一直是该领域急需解决的关键问题之一,本文首先通过螺栓球节点域的有限元分析,利用已有试验研究结果,获得螺栓球系列节点的弯矩-转角关系,再通过数值方法将其引入到整体网壳的节点刚度模拟中,建立了半刚性节点网壳分析方法.在此基础上,针对沈北新区市民健身中心80 m直径单层球面网壳,采用螺栓球节点连接设计,并进一步对结构施工成形过程中的多个状态进行非线性稳定性分析,也对覆盖饰面材料后网壳的稳定性能进行了探讨.分析结果表明:在施工阶段,网壳局部杆件以受弯为主,导致水平荷载作用下1/2球的极限承载力最低,而竖向荷载作用下的3/4球则因为其上部变形较大导致其极限承载力下降较多;在网壳合拢后,受弯构件转化为以受轴向力为主,其竖向、水平极限承载力分别到达设计荷载的4.7倍和9.2倍,因此只要通过合理措施,避免施工各阶段可能出现的失稳破坏,螺栓球节点完全可以应用到单层网壳结构中.