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  • 简介:为研究不同初始几何缺陷对单层球面壳结构地震承载力的不利影响,根据"拟壳法"的内力状态,提出了弯曲应力为主杆件数量占有效杆件总数的百分比最大,作为壳最不利缺陷的判别准则.基于该准则,以跨度80m的K8型单层球面壳为例,开展了考虑最不利高阶模态缺陷的壳结构地震承载力影响分析.结果表明,壳结构最不利缺陷一般出现在高阶屈曲模态;相比最低阶屈曲模态缺陷,最不利高阶模态缺陷计算所得的壳结构地震动力响应显著增大,结构地震承载力明显降低;最不利缺陷的判别准则只需考虑前20阶屈曲模态范围,即可保证壳结构地震承载力的计算精度和计算效率.

  • 标签: 单层球面网壳 初始几何缺陷 地震承载力 高阶模态
  • 简介:弦支穹顶是一种典型的由索、杆、梁单元组成的空间结构,可充分发挥预应力技术的优势来提高单层壳的刚度和承载能力.近年来已有较多的研究和工程应用,如用于体育建筑、会展建筑等,但其建筑平面多为与穹顶球面(椭球面)壳相应的圆形平面(椭圆形平面),比较单一,影响了推广应用范围.本文提出一种由上部单层柱面壳和下部弦支体系组合而成矩形平面的弦支柱面壳,对其结构型体进行了研究.根据单层柱面壳网格类型和弦支形式提出了n环弦支单向斜杆正交正放网格型柱面壳、n环弦支两向正交正放网格型柱面壳、n环弦支联方网格型柱面壳、n环弦支三向网格型柱面壳等四种弦支柱面壳.以单跨单波三环弦支单向斜杆正交正放网格型为例对弦支柱面壳的受力特性进行了深入研究,探讨了预应力水平、杆件截面、矢跨比等参数变化对弦支柱面壳内力和变位的影响,并对其特征值屈曲、非线性屈曲和基本模态进行了分析.分析研究结果表明,矩形平面的弦支柱面壳是一种技术经济指标优越、有推广应用前景的新型空间结构.

  • 标签: 弦支柱面网壳 结构形体 受力性能 预应力
  • 简介:单层柱面壳精细化有限元模型虽有较好的模拟精度,但是由于其建模复杂而且计算费时,所以它难以应用到工程实际进行模拟分析.为了简化计算,对精细化模型的等效简化模型进行了研究.前期已经研究出一种等效模型的方便建模方法.为了研究PGA(地震动峰值加速度)对等效模型模拟精度的影响,建立了四组尺寸不同的单层柱面壳模型,每组包括两类模型,即精细化壳单元模型和与之对应的等效简化模型.因结构参数不同,输入的地震动峰值加速度也不同.对四组模型进行动力失效分析,选用的加速度值接近结构失稳的临界值.模拟结果显示:随着失效临界加速度值的改变,各组简化模型的等效效果都较好.因此,等效简化模型的精度受地震动加速度的影响较小,可以忽略不计.

  • 标签: 单层柱面网壳 有限元分析 等效模型 节点刚度
  • 简介:介绍了柯以特理论,在讨论了壳体临界荷载和敏感度、缺损的类型,并简单地回顾上个世纪60年代以来普遍采用的平衡路线跟踪方法的原理的基础上,提出基于广义稳定的概念、屈曲的定义及其数学描述的屈曲路线跟踪方法.通过分析,讨论了影响壳结构屈曲类型及分枝荷载的因素,为空间格构结构中常用的壳结构设计临界荷载值的确定提出了建议.

  • 标签: 网壳结构 屈曲分析 软化区 临界应力 缺损
  • 简介:针对壳结构损伤识别中所面临的模态信息不完备、模态密集程度严重以及结构自由度巨大等困难,提出了一种基于时间序列自回归模型(AR模型)与BP神经网络的损伤识别方法.以凯威特型单层球面壳为例,采用该方法识别损伤杆件位置.数值模拟结果表明,该方法具有较高的准确性和一定的抗噪性.进一步讨论了影响损伤识别结果精度的因素.研究表明,传感器的数目、布置位置对损伤识别结果有一定影响。

  • 标签: 网壳结构 损伤识别 时间序列 神经网络
  • 简介:本文结合几个典型工程算例对改进动力松弛法和改进力密度法在计算时间、收敛精度、迭代策略等方面进行了较系统的比较分析.分析说明两种方法均适用于解决大型复杂索结构的找形问题,并可达到很高的精度,但两种方法均有各自的优缺点.

  • 标签: 索网结构 动力松弛法 力密度法 有限元法 张拉力
  • 简介:本文研究了一种新型的空间网格结构--折板形锥面壳,它综合了折板和壳的优点,有广泛的工程应用前景.文中对折板形锥面壳的空间造型和几何构成进行了分析,研究了几种常用建筑平面(正方形平面、长方形平面、正六边形平面)的折板形锥面壳的网格布置形式和支承体系,探讨了水平推力的处理方法.文中还分析了常用支承条件下正方形平面的折板形锥面壳的受力特性.

  • 标签: 折板形锥面网壳 建筑造型 结构形式 受力特性
  • 简介:广东省清远市体育馆为正六边形平面,采用六块单轴对称的双层扭壳组合而成。每块扭壳在支座处采用异钢种预应力钢结构,使屋盖用钢量下降了35%。本文讨论它的设计、构造与力学特点.并提出在多索张拉时,施工张力计算的简单方法——刚度聚合法。

  • 标签: 网壳结构 大跨度 预应力钢结构 屋盖 单轴对称 体育馆
  • 简介:通过对一个静置于地面的单弦杆网架进行预应力后张拉,得到马鞍形壳.对鞍形壳模型进行了竖向加载试验,静载施加于上弦节点,分级加载.测试了各级荷载作用下的杆件应变和上弦节点挠度,得到荷载一挠度曲线,从而得出该结构模型的竖向极限承载力.试验结果表明,轴力是杆件主要内力形式;杆件破坏现象较少,仅支座附近腹杆发生了轻微屈曲;在成形阶段部分上弦节点即进入塑性,节点承载力降低,在加载过程中易发生断裂破坏,进而引起结构刚度下降,削弱了结构竖向承载能力;由荷载一位移曲线看出该结构的主要破坏形式不是整体失稳.最后给出改进结构的指导思想是在不降低节点铰接特点的同时,设法提高其承载能力.

  • 标签: 后张拉预应力 网架 极限承载力 试验研究
  • 简介:首先比较了球面基本三角形网格的划分形式,最优网格划分法得到的网格三类型数量最少,最经济,提出了构造球面壳局部双层形式的方法和五种具有工程应用价值的形式,采用几何非线性有限元理论,对几种壳形式进行了深入的稳定分析,参数分析并与单层壳的稳定特征进行了比较,本文研究结果对实际工程有重要应用价值。

  • 标签: 双层球面网壳 大矢跨比 稳定性
  • 简介:人字形密肋壳由密肋平板在脊线处相交构成.为了解壳屋盖与下部结构在竖向荷载作用下的共同工作性能,基于位移法求解了屋盖的内力,采用有限元方法对比计算了点支承屋盖和整体结构屋盖的内力及变形.在此基础上考虑下部结构抗侧刚度、屋盖矢跨比和肋刚度的影响计算了25个算例.结果表明:顶层抗侧刚度和矢跨比是影响屋盖内力的主要因素,屋盖轴力和矢跨比呈非线性关系;屋盖具有较强的拱向传力性质,脊线类似于拱的系杆;与点支承屋盖相比,共同工作使横隔下弦的内力明显增大,并引起下部楼盖轴力,且屋盖边梁应按双偏心受力构件计算承载力;顶层采用异型柱是调整屋盖内力分布的有效措施,当异型柱演化为短肢剪力墙时,建议墙肢长度取屋盖一个投影网格长度;增大矢跨比有利于降低屋盖挠度,屋盖内力分布对矢跨比较为敏感,矢跨比不宜低于1/6;过大的肋刚度对提高屋盖整体承载力意义不大,肋截面高度可取屋盖跨度的1/40~1/50.

  • 标签: 人字形密肋网壳 混凝土 下部结构 共同工作 静力性能
  • 简介:对平面投影为四边形的六杆四面体单元组成的新型球面壳全铰接基本结构体系进行了系统的机动分析.若采用传统的Maxwell准则分析,该壳的基本结构体系被认为是一个静定结构.而基于平衡矩阵理论进行分析时,可以发现该壳的基本结构体系是一个静不定、动不定体系.利用平衡矩阵的物理意义和矩阵的初等变换,证明了新型壳基本结构体系的机构位移模态数与沿圆形平面径向布置的六杆四面体单元数是相等的.在此基础上给出了新型壳加强结构体系的形成依据,并提出两种适于工程应用的结构体系加强方式.

  • 标签: 六杆四面体单元 球面网壳 平衡矩阵 机构位移模态 基本结构体系 加强结构体系
  • 简介:杆件计算长度是结构设计中的一个重要概念,与谊杆件的稳定性控制有密切关系。一般情况下,杆件计算长度可参考规范得出。本文介绍了一种规范未作规定的特殊条件下杆件计算长度问题,并采用铁摩辛柯-里兹法进行了分析。该方法精度较好.适用性强,可供手算.对同类问题具有很好的借鉴意义。

  • 标签: 杆件 计算长度 竖向 网壳 单层 工程
  • 简介:提出了一种新型球面壳,它由投影为四边形平面的六杆四面体单元集合组成,壳的成形构造简单,便于工业化预制生产和装配化施工.这种杆件数和节点数相对较少、网格抽空的球面壳,也能发挥双层壳的作用.文中给出并讨论了新型球面壳的基本结构体系和加强结构体系.为提高结构的刚度和稳定性,壳的上、下弦节点可采用刚接节点、半刚接半铰接节点和铰接节点,可形成四种节点布置方式和杆件特性,即四种不同计算模型的球面壳.本文作了竖向荷载作用下的受力特性分析,获得了基本与加强结构体系、四种节点布置方式的壳内力、位移的基本规律和相互差异,为工程设计和结构选型提供了依据.

  • 标签: 六杆四面体单元 球面网壳 基本结构体系 加强结构体系 刚接节点 半刚接半铰接节点
  • 简介:工程结构的整体稳定性反映了结构的抗倒塌能力,是工程结构设计要考虑的关键问题,初始缺陷对不同类型结构的整体稳定性会产生不同的影响.目前在网壳结构设计中,初始缺陷是按照第一阶屈曲模态的L/300(L为结构跨度),对结构施加初始变形.本文以2008年奥运会羽毛球比赛馆的张弦壳结构为工程背景,以两个不同形式的张弦壳为算例,分析了初始缺陷对张弦壳结构整体稳定性能的影响,对壳结构设计中施加初始缺陷提出了新的看法,为实际工程的设计计算提供了借鉴和参考.

  • 标签: 张弦网壳 整体稳定 初始缺陷
  • 简介:传统的Rayleigh阻尼系数计算法(两参考振型法)并不总是适用于单层柱面壳的地震时程分析,对基于多参考振型的Rayleigh阻尼系数计算方法在单层柱面壳中的应用进行了研究.分析结果表明,在某些地震波作用下,主要贡献振型数目较多,分布较为离散,且频率值相差较大,此种情况下基于多参考振型的计算方法比两参考振型法更为合理;而在另外一些地震波下,结构的主要贡献振型数目较少,分布较为集中,且频率值较为接近,此时基于多参考振型的计算方法和两参考振型法都可以应用.

  • 标签: 单层柱面网壳 时程分析 Rayleigh阻尼 多参考振型 加权最小二乘法
  • 简介:对六杆四面体单元组成的球面壳结构的静力特性进行了模型试验研究.设计、制作了一个10m跨度的大型实物模型,测试了其在全跨加载和半跨加载两种工况下的静力特性,并与利用实际模型节点坐标建立的有限元模型计算结果进行对比,分析了误差产生的原因以及误差来源对模型静力特性产生影响的机理.测试和分析结果表明,模型的加工和安装精度对结构静力特性具有显著的影响,必须在实际工程中予以严格控制。

  • 标签: 球面网壳 六杆四面体单元 静力特性 模型试验
  • 简介:六杆四面体单元组成的球面壳是一种适应建筑工业化需求的新型空间结构体系.基于一个10m跨度的大型实物模型,对这种新型壳结构进行了装配化施工的实践研究.模型的六杆四面体单元全部预先加工完成,再按照拟定的施工方案,以其为基本单位进行安装,并对安装过程中出现的问题进行了总结和分析.模型安装完成后,利用全站仪测得所有节点坐标,并利用测得坐标重建有限元模型,通过与设计模型的静力计算结果进行比较,从理论角度分析了安装误差对结构静力特性的影响.本文工作能为这种新型球面壳的工程实践提供一定的指导。

  • 标签: 球面网壳 六杆四面体单元 实物模型 装配化施工 精度控制
  • 简介:对平面投影为四边形的六杆四面体单元组成的新型球面壳进行了稳定性能分析,包括特征值屈曲分析和考虑初始缺陷的双重非线性分析.分析工作主要由两个方面展开,一是对球面壳的基本结构体系和两种加强结构体系的四种采用不同刚、铰接节点布置方式的计算模型进行稳定性能对比,二是对采用同一种刚、铰接节点布置方式的不同结构体系的稳定性能进行比较.由此得到了刚、铰接节点布置方式对壳结构稳定性的影响,以及加强杆件对不同计算模型稳定性能提高效果的差异.根据对比分析的结果,结合实际工程经济、技术指标的要求,提出了这类新型球面壳宜优先选用的结构和节点体系.

  • 标签: 六杆四面体单元 球面网壳 基本结构体系 加强结构体系 特征值屈曲分析 非线性分析