简介：索穹顶结构是一种结构效率极高的空间张力结构体系,由于该结构节点较为稀疏使得上部刚性网格系统的设计和施工有一定难度,从而也限制了索穹顶结构的推广应用.为了解决这一实际工程问题,进一步拓展索穹顶结构的应用范围,本文提出了一种刚柔相济的组合空间结构——刚性网格索穹顶结构,并给出了三种具体的结构组合形式;同时为了能够较为精确地确定该结构形式的初始形态,本文结合空间杆系平衡矩阵理论和构件原长不变的概念,提出了＂近似等效荷载生死单元法＂,该方法通过荷载的等效和构件单元的＂生死＂过程来找到结构的初始形态.算例分析表明该方法可以较为准确地确定刚性网格索穹顶结构的初始形态.本文工作可为该类结构的初始选型和设计提供依据.

简介：针对索长误差会造成膜结构的初始形态产生误差这一问题，基于非线性有限元法，通过对索施加温度作用模拟索长的制作误差，研究了索长制作误差对鞍形膜结构初始形态的影响特性和影响敏感度，其中初始形态包括初始几何形状、膜面初始预应力、索初始预拉力及初始支座反力．并进一步分析了结构参数，如跨度、高跨比、索膜预张力密度比对研究结果的影响．分析得到如下结论：索偏短时，索长误差对初始几何形状、初始膜面应力、初始索力及初始支座反力的影响均成线性关系，也就是影响敏感度为1；索偏长相对较小时，结构各项初始误差仍与索长误差呈线性关系，而索偏长相对较大时，索长误差对结构初始形态的影响表现出了非线性．当结构取不同跨度、矢跨比和索膜预张力比时，仍具有上述规律．本文结论可以为进一步完善膜结构技术规程中的相关规定提供基础材料和依据．

简介：结构整体和构件的初始几何缺陷是结构产生非线性行为的影响因素之一,在目前的高等分析中常按最不利的缺陷分布来考虑它们的影响。采用蒙特卡罗法可以考虑初始几何缺陷的随机遇合问题,能更加合理地确定初始缺陷的分布规律。通过统计分析得到柱顶侧移和梁跨中挠度的概率密度函数,可由此确定框架可能的最大变形。某一六层单跨框架的计算结果表明：当按缺陷的最不利分布来施加不同的初始几何缺陷时,对框架的极限承载力影响不大,但对框架的侧向变形影响较大：初始几何缺陷越大,框架的最终变形也越大。但按蒙特卡罗法考虑不同的初始缺陷时,与无缺陷框架相比,结构变形增加有限。算例还表明,当框架按高等分析的极限承载力设计时,相应标准荷载作用下的变形不能满足正常使用要求,因此,设计常受正常使用极限状态控制。

简介：肋环型索穹顶是美国工程师Geiger根据Fuller的张拉整体结构思想开发的一种新型预张力结构,并最早应用在汉城奥运会的体操馆和击剑馆.考虑到该结构是一种轴对称结构,本文提出了确定初始预应力分布的快速计算法.该法从平面径向桁架节点平衡关系入手,推导了不设和设有内拉环的肋环型索穹顶预应力杆内力一般性的计算公式.对特定参数的索穹顶结构还给出了内力计算用表.通过本文提供的分析方法、计算公式和内力计算用表,可方便快速的确定肋环型索穹顶结构的初始预应力分布,为该类结构的进一步设计和力学性能分析提供基础.

简介：以半椭球形充气膜结构为例,运用通用有限元程序ANSYS,通过改变初始形态下内压、摩擦系数、膜厚,对气承式充气膜结构的初始形态进行索膜接触分析,同时将接触模型与共节点模型进行了对比分析.分析结果表明：索可以等效为边界约束,使得结构刚度增大,增强了结构的整体稳定性;合理的内压可以使索与膜面获得比较均匀的预应力;摩擦系数对膜材的选择具有一定的参考价值;膜厚对接触分析各结果的影响不同,在膜结构设计时应予以考虑;接触模型比共节点模型更合理.

简介：本文对平衡矩阵理论进行了系统研究,建立了两节点索、杆、梁单元的平衡矩阵的一般形式,并对各种加劲梁、张弦梁结构等索杆梁混合单元体系的初始预应力分布的确定和截面设计进行了分析.依据本文理论采用VC++6.0编制了相应程序模块,算例分析验证了本文方法的正确性.

简介：

简介：介绍一种新型数值方法——向量式有限元的特点与应用.首先结合一个简单的悬臂梁算例,概述向量式有限元的基本原理和有关计算步骤,并将向量式有限元与传统有限元方法的不同之处进行了比较归纳,接着总结了该方法在工程研究领域的应用与发展现状,最后对该新型数值方法尚需完善的方面作了简单说明.既有研究表明,相比传统有限元,向量式有限元能更准确地分析和预测结构在大变形、断裂、碰撞情况下的各种行为,在结构火灾数值模拟、桥梁结构抗震、FRP约束混凝土构件性能模拟等许多研究应用领域都具有良好应用前景.向量式有限元可以作为研究者在研究相关问题时的一个有力工具,也可以为工程设计人员的设计提供一种更精确的手段.

简介：选取轴对称肋环型索穹顶结构的1条肋,用约束力代替多余约束,根据力的平衡,推导了节点之间脊索与斜索共同传递的竖向力及径向水平力计算公式,给出了脊索、斜索、环索和撑杆初始预应力计算公式.本文方法将初始预应力分为两部分：一部分为中心脊索水平约束力为0、竖向荷载下的初始预应力值;一部分为中心脊索水平约束力为P的自平衡预应力.其中,自平衡预应力与P呈线性变化,可以通过提高约束力P提高整个索穹顶结构的初始预应力水平,从而满足各种荷载工况下的受力要求.最后,通过一个算例介绍了本文方法的计算过程并验证了方法的正确性.

简介：弦支穹顶结构体系是基于索杆张力体系和单层网壳而形成的一种新型杂交空间结构体系.本文对这种结构的初始预应力确定方法及其稳定性能进行了深入的理论研究.提出并采用了基于将结构分块的分析方法--局部分析法,并结合弦支穹顶的拓扑关系对初始预应力分布的确定进行了简化.针对联方网格型弦支穹顶结构进行了静力稳定性能分析,结果表明同单层网壳相比,尽管其用钢量增加了近30%,但其极限载荷却提高了266%,结构体系更加合理,具有很好的应用前景.

简介：为研究不同初始几何缺陷对单层球面网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,作为网壳最不利缺陷的判别准则.基于该准则,以跨度80m的K8型单层球面网壳为例,开展了考虑最不利高阶模态缺陷的网壳结构地震承载力影响分析.结果表明,网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网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,即可保证网壳结构地震承载力的计算精度和计算效率.

简介：为进一步探索空腹索桁张力结构初始预应力分布、静力性能及误差敏感性,在理论分析的基础上,设计加工了一直径5m的结构模型.提出了该模型支承平台、可调索杆、连接节点等加工制作方案及基于最小二乘法的各测点内力-应变关系拟合方法,考察了张拉各构件到设计长度时的体系初始预应力分布,模型在满跨、半跨和1/4跨等多种荷载工况下的静力响应及通过调整杆件长度模拟杆长误差以考察长度的误差敏感性.研究表明,当所有构件都张拉到设计长度时,空腹索桁张力结构初始预应力分布将达到设计值;结构在不对称荷载作用下易发生平面外失稳,平面外刚度较差,而在整体均布荷载作用下表现出良好的承载性能;环索长度误差敏感性最明显,脊索、斜索次之,桅杆最弱.初内力分布、多种荷载工况下的静力响应及误差敏感性分析理论值与实测值基本吻合,表明了理论分析的正确性和模型设计的有效性.

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网壳结构为工程背景,以两个不同形式的张弦网壳为算例,分析了初始缺陷对张弦网壳结构整体稳定性能的影响,对网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.

简介：在对空间桁架结构进行屈曲路径分析的过程中,结构在其极值点处刚度奇异,伴随其机构位移模态数增加.因此,在跟踪结构的屈曲平衡路径时,既要考虑结构在运动过程中构件的变形,又要考虑系统的机构位移.本文对结构屈曲平衡路径的特性进行了阐述,指出了屈曲平衡路径是结构的固有特性,只与外部荷载的作用形式相关.基于此,本文提出了一种求解结构屈曲路径的新方法,将对结构的屈曲路径分析过程分为两步：首先,利用非线性力法预测结构的下一步运动位移方向（运动位移方向是指屈曲平衡路径上某一点处的切线）;随后,利用向量式有限元法对结构进行找平修正.通过对两个星形穹顶和一个动不定结构进行屈曲分析,验证了本文方法的准确性和有效性.

简介：绍兴县体育中心体育场开合屋盖结构由固定屋盖和活动屋盖组成,活动屋盖可以在固定屋盖的轨道上滑动.根据建筑需求,固定屋盖的主桁架设计为扁拱状.为克服扁拱结构效率较低的缺点,主桁架下部安装了一系列实心拉杆形成弓形的结构.显然,拉杆是屋盖结构的关键受力构件,它的失效对整个屋盖结构的力学性能有很大影响.向量式有限元（VFIFE）是一种新型的结构分析数值方法,特别适用于处理动力和大变形问题.本文采用向量式有限元法对屋盖结构闭合和开启状态下关键拉杆的突然失效进行了分析,追踪了关键位置的位移、构件内力以及支座反力的动力响应过程.结果表明,对于单拉杆设计方式,开合屋盖在拉杆失效后呈现很强的动力响应;实际结构设计采用的并行多杆形式能有效减少拉杆失效产生的屋盖结构动力响应.