大跨度短撑杆式张弦桁架结构的外形对受力性能的影响分析

短撑杆式张弦桁架是用短撑杆连接梭形桁架梁与体外拉索形成的自平衡结构,是近几年研发的新型张弦结构体系之一.本文简要介绍了该新结构的特点和优点,采用有限元法对120 m大跨度短撑杆式张弦桁架结构进行分析,详细讨论了矢跨比、垂跨比和撑杆数目等参数对结构受力性能的影响.分析表明,矢跨比的增大提高了结构刚度,改善了结构的变形和受...     

张弦梁结构的自振特性分析

利用ANSYS软件中的子空间迭代法,分析了张弦梁结构的自振特性,针对不同的参数如矢跨比、垂跨比、撑杆数、横索数、预应力度和整体倾角等进行了大量参数分析,得出了各参数对张弦梁结构的自振特性的影响及张梁弦结构的自振规律.     

新广州站三向张弦梁结构优化设计

基于运用APDL语言对新广州站工程三向张弦梁结构建立的参数化模型,利用一阶优化方法,对初始结构进行全构件截面和形状参数的综合优化.并在矢高和垂度确定的情况下,分别采用分级优化和综合优化分析了构件截面的合理取值.分析结果表明:矢高和垂度是三向张弦梁结构设计中极为重要的设计参数,新广州站三向张弦梁结构的最佳矢高为9.189 m,其垂跨比应不小于0.034,下弦垂度和上弦矢高的经济比值为0.22~0.23.上弦拱构件在结构中占的比重较大,可以通过减小拱截面的壁厚来降低结构的用钢量.并通过综合优化得到新广州站三向张弦梁的最佳梁弦刚度比为1.23×10-4.     

体内张拉成形屋架垂跨比和矢跨比影响分析

为了改善体内张拉成形屋架受力性能,根据结构张拉成形后的矢跨比和垂跨比组合的不同,建立了20个计算模型.选用APDL参数化设计语言编程分析垂跨比及矢跨比对结构受力特点的影响.研究表明:随着结构矢跨比的增加和垂跨比的减小,上弦中间单元成形轴力、弯矩和截面应力逐渐增大,而受荷状态则是在此基础上叠加相应轴力;成形阶段以弯曲应变为主,截面拉应力和压应力较为接近,表现为轴压力很小,受荷阶段以轴向压应变的增加为主,表现为轴压力很大.选取适宜的矢跨比和垂跨比组合可以改善体内张拉成形屋架受力性能.     

混凝土折板式拟扁网壳的自振特性参数分析

混凝土折板式拟扁网壳由密肋平板汇交组成,本文在四点支承条件下对其应用空间梁单元和板壳单元建立有限元模型,采用子空间迭代法求解结构振型及对应自振频率,在自振特性分析基础上,讨论了矢跨比、网格划分频数、脊线刚度、密肋梁刚度及边梁刚度等因素对结构自振频率的影响。算例分析表明:结构频谱分布具有密集性及跳跃性特点,低阶振型以脊线为振动节线,边缘桁架的面外刚度对振型影响较大;矢跨比的改变对基频的影响较小,过大的矢跨比将削弱边缘桁架的面外刚度,建议结构矢跨比不低于1/6;网格划分频数对基频的影响不显著,结构的密肋板可按普通平板楼盖划分网格;结构基频随脊线刚度的增加近似呈线性增加,建议脊线截面高度取屋盖跨度的1/50~1/30;提高密肋梁刚度有利于增加屋盖整体刚度,建议密肋梁截面高度取屋盖跨度的1/60~1/35;边梁截面高度可按脊线截面高度确定,但应注意边缘桁架面外刚度对结构动力特性的影响。     

不同极限状态下弦支筒壳结构的力学性能和可靠性能

提出一种预应力空间结构体系——弦支筒壳.采用基于响应面函数的蒙特卡罗法,运用APDL语言编制相应的计算程序;研究了弦支筒壳的稳定性及其整体屈曲失效模式下的可靠性;分析了矢跨比、垂跨比、撑杆数目和预应力作用等对结构承载力和变形失效模式下可靠性的影响,给出了基于结构可靠性的上述参数的合理取值.分析结果表明:弦支筒壳的屈曲特征值、非线性屈曲临界荷载值和整体稳定性的可靠度指标均比单层筒壳大幅度提高;矢跨比和垂跨比对结构可靠度的影响较大,而撑杆数目对其影响较小;预应力值的改变对结构承载力失效和变形失效的影响较大,而对整体屈曲失效的影响较小.     

斜放网格棱柱面密肋折板网壳的静力特性分析

为了解斜放网格混凝土棱柱面密肋折板网壳静力特性,采用有限元法计算了32个算例,通过有限元参数化分析考虑了结构的矢跨比、斜向密肋梁刚度、脊线梁刚度、主拱梁刚度、边梁刚度、屋面板厚度对结构静力特性的影响。分析表明:屋盖具有较好的刚度和空间受力特性,且主拱和斜向密肋是屋盖中的主要受力构件;矢跨比对屋盖最大挠度的影响较大,并且随着矢跨比增大结构内力呈现下降趋势,建议矢跨比取1/6～1/4;提高斜向肋刚度有利于提高屋盖整体刚度,建议斜向肋截面高度取屋盖跨度的1/60～1/45;脊线梁的截面刚度对相连的斜向肋轴力影响较大,建议脊线的截面高度按屋盖跨度的1/65～1/34;主拱刚度对屋盖整体刚度贡献较大,建议主拱的截面高度取屋盖跨度的1/51～1/36;边梁刚度在整体结构中的贡献不大,可取边梁跨度的1/20～1/15为边梁的截面高度;屋面板厚在满足使用情况下不应取值过大。     

斜放网格棱柱面密肋折板网壳的动力特性分析

为了解斜放网格混凝土拟柱面密肋折板网壳动力特性,采用有限元法计算39个算例,对比了周边支承和拱脚支承屋盖的自振频率与振型,通过有限元参数化分析考虑结构的矢跨比、支座约束、斜向密肋梁刚度、脊线梁刚度、主拱梁刚度、边梁刚度、屋面板厚度对结构自振频率影响。分析表明:与下部结构协同工作时,周边支承对屋盖整体刚度提升较大;矢跨比对屋盖振动基频的影响较小,较大矢跨比会减弱端隔面外刚度,建议矢跨比取1/6$1/4;支座约束对屋盖整体刚度的提升很大;提高斜向肋刚度有利于提高屋盖整体刚度,建议斜向肋截面高度取屋盖跨度的1/60$1/45;脊线梁截面刚度在屋盖的整体刚度中贡献较小,建议脊线的截面高度按构造确定;主拱刚度对屋盖整体刚度贡献较大,建议主拱截面高度取屋盖跨度的1/51$1/40;边梁刚度在整体结构中贡献不大,可取边梁跨度的1/20$1/15为边梁的截面高度;屋面板作为结构刚度储备在满足使用标准的情况下不应取值过大。     

接触单元对短撑杆式张弦桁架静力影响分析

短撑杆式张弦桁架是一种新型张弦桁架,是对传统张弦桁架的改进。采用有限元分析方法,对撑杆式张弦桁架索与撑杆接触单元模拟不同对桁架结构内力比较分析。     

张弦梁结构弹塑性大位移分析

运用由梁单元、杆单元和索单元组成的混合有限元法对采用工形截面钢拱梁的张弦梁结构进行了静力弹塑性大位移分析,通过跟踪结构在自重类荷载、半跨分布荷载以及风荷载作用下的平衡路径全过程,明确了结构在不同荷载作用下的破坏模态,以及撑杆数目、初始几何缺陷、材料弹塑性等因素对结构受力性能的影响,并得出了宜在结构跨中设置撑杆、初始几何缺陷对张弦梁结构的承载力影响不大等结论.     

张弦桁架结构拉索设计预应力影响因素研究

提出预应力态张弦桁架结构计算模型,采用有限元分析技术建立了拉索设计预应力计算公式,以哈尔滨国际体育会展中心屋盖张弦桁架结构型式为背景建立算例结构模型,研究了拱桁架上下弦杆截面积比对拉索设计预应力、结构特征杆件内力和结构变形的影响,以及张弦桁架结构矢跨比所产生的影响．文章的研究方法和成果可为今后此类大型张弦桁架结构的设计...     

扇形弓弦预应力组合结构力学性能影响参数分析

阐述扇形弓弦预应力组合结构的概念,介绍该结构的特点和受力机理;运用有限元软件ANSYS对弓弦结构进行静力计算,分析矢跨比、垂跨比、弓梁截面惯性矩和腹杆数目对扇形弓弦预应力组合结构受力性能和变形的影响,得出了这些参数对扇形弓弦预应力组合结构的影响关系.     

大跨张弦桁架结构尺寸优化设计研究

以结构重量为优化目标函数,以杆件截面为设计变量,对大跨张弦桁架结构进行尺寸优化设计研究,考虑了杆件长细比、强度和稳定以及结构刚度等约束条件.杆件截面设计变量采用现行规格离散值,利用直接搜索法进行优化搜索.研究表明,大跨张弦桁架结构设计是由结构刚度条件控制的,直接搜索法与离散设计变量联合使用提高了优化搜索速度.     

非落地钢管桁架拱结构稳定性能

由于使用空间的需要,钢管桁架拱多为非落地拱,支承于桁架柱或其他结构上.桁架柱或其他结构的刚度的变化,会直接影响钢管桁架拱的稳定性能.本文在考虑刚度等效原则的基础上,根据线弹性稳定理论,推导出非落地钢管桁架拱结构面内、外临界荷载表达式.根据面外失稳临界荷载值不小于面内失稳临界荷载值的原则,沿圆弧拱侧向等距离布置侧向支撑,以防止其发生面外失稳,进而确定出侧向支撑的布置数目.分析得出圆弧拱的半径对侧向支撑的数目没有影响;随着桁架拱的开角(矢跨比)、桁架拱截面高度的增大,侧向支撑的数目增多;随着桁架拱截面宽度的增大,侧向支撑的数目减少.最后得出侧向支撑数目与无量纲参数f/L、h/b的关系表达式.     

装配式张弦梁钢支撑结构力学性能分析

为明晰装配式张弦梁钢支撑系统中预应力张弦梁结构的力学性能，采用ABAQUS有限元软件对张弦梁结构进行数值模拟分析.通过张弦梁撑杆预应力、撑杆截面尺寸、冠梁截面尺寸和桩基侧向刚度等影响因素分析张弦梁钢支撑的受力性能.利用MIDAS有限元软件对张弦梁钢支撑进行整体建模分析.结果表明：张弦梁靠近对撑部分的拉杆的承载能力对整个张弦梁的承载力起决定作用；增大撑杆预应力和桩基侧向刚度对张弦梁钢支撑承载能力有明显增强；增大撑杆截面和冠梁截面对张弦梁系统的承载能力提高不明显；张弦梁钢支撑系统的基坑位移处于预警值范围内，支撑系统对基坑位移有较好的控制作用.     

混凝土幕形密肋网壳的静力性能及参数化分析

幕形密肋网壳是由密肋平板在脊线处汇交构成的新型混凝土空间结构,为了解其力学性能,通过有限元建模分析了结构在竖向荷载下屋面板参与工作和不参与工作时结构的内力分布,并讨论结构矢跨比、脊线刚度、密肋梁刚度、边梁刚度对结构内力和挠度的影响。分析表明:脊线是结构的主要传力构件,且屋面板对控制结构的刚度是有利的;矢跨比对结构最大挠度的影响较显著,并且随着矢跨比降低结构内力增加,建议结构矢跨比宜为1/6~1/4;脊线刚度变化除对自身内力影响较大外,对结构整体刚度和其他构件内力影响较小,建议脊线截面高度按跨度的1/40~1/25取值;加强密肋梁刚度对降低结构最大挠度和改善结构内力分布具有一定的作用,建议密肋截面高度可取跨度的1/45~1/30;提高边梁刚度会显著降低结构的最大挠度,但会导致自身内力大幅度增大,建议边梁截面高度取跨度的1/30~1/20,所得结论可为工程应用提供参考。     

平面圆弧形钢管桁架拱结构稳定性能研究

运用ANSYS有限元软件对影响平面圆弧形钢管桁架拱稳定性的参数(矢跨比、腹杆间夹角、弦杆和腹杆截面、拱架厚度等)进行了分析.结果表明,桁架拱结构的最优矢跨比在0.2～0.3之间;腹杆间夹角应控制在一定范围内,并使结构的承载效率较高;弦杆截面面积和拱架厚度均与结构承载力呈线性关系,但拱架厚度过大时对结构的承载力提高很小;腹杆截面对结构承载力影响很小,只需按腹杆和弦杆的外径比控制,并使其长细比符合相关规范要求.     

正交网格混凝土密肋式锥面网壳的静力性能分析

混凝土密肋式锥面网壳是通过等分圆锥面后,由密肋平板在脊线处交汇形成的新型网壳结构。为了解其静力性能,通过数值模拟分析结构在竖向荷载作用下的变形和内力分布,并考虑矢跨比、边梁刚度、脊线刚度、密肋梁刚度和板厚等参数的影响。结果表明：密肋梁会协同脊线工作,且脊线和边梁为结构的主要传力构件;矢跨比的变化对结构刚度影响不明显,但对内力分布影响显著,建议矢跨比不宜大于1/4;增大边梁刚度可提高结构的整体刚度,边梁截面高度可取结构跨度的1/45～1/35;增大脊线刚度并不能显著改善结构的整体刚度,脊线截面高度可取结构跨度的1/55～1/45;密肋梁刚度的增大会显著降低结构的最大挠度,密肋梁的截面高度可取结构跨度的1/85～1/65;屋面板厚对结构刚度影响较小,板厚满足构造要求即可。     

新型张弦网壳组合结构的设计与分析

在鄂尔多斯东胜体育中心综合体育馆展厅结构设计中,提出了在张弦桁架之间设置双层网壳的新结构体系,在满足复杂建筑造型的同时,有效增加了结构的刚度和稳定性.设计了接近实际工程的基本算例,从整体模型入手,全面分析了垂跨比、初始预应力和撑杆数量变化对结构静力性能、动力性能以及用钢量的影响.依据分析结果,对不规则造型的鄂尔多斯东胜体育中心综合体育馆展厅进行设计,其中索的预应力是设计中的难点和关键,本文给出了详尽的调索方法和依据.     

Warren式钢管桁架抗震性能的变参数分析

钢管桁架结构的研究偏向于具体工程实例的研究,没有形成比较通用的设计计算方法。为了得到影响钢管结构力学性能的关键参数,为管桁结构的概念设计提供依据。利用振型分解反应谱法,通过ANSYS有限元软件,对Warren钢管桁架在高跨比H/L、截面宽高比W/h和榀间距S等参数变化下的桁架抗震性能进行了变参数分析。通过分析得到桁架结构的高跨比H/L对Warren式钢管桁架动力响应的影响最为显著。在进行Warren式钢管桁架的设计时,建议将桁架的高跨比控制在1/28以内,截面的宽高比控制在1/2.3以内,榀间距控制在4～6.6 m之间,三个变参数在这一区间取值比较合理。分析结果对于钢管结构抗震性能的概念性设计具有参考价值。