网格结构生成的代数映射改进技术

鉴于运用形式代数进行参数化建模只适用于简单空间结构的问题，提出了对空间网格结构的参数化快速间接二次建模新方法．通过生成相应平面网架结构，利用空间映射关系变换为空间网壳结构，并自行开发了空间网格结构生成软件GAs．该方法为解决诸如双层网壳结构、局部双层网壳、斜拉网壳等复杂构形的空间网格结构生成问题提供了新手段．根据映射理论，基于杆件种类最少原则，提出了切割型和组合型空间网格结构的形式代数算法，显示出这种间接二次建模对于切割型、组合型空间网格结构生成的有效性．     

局部双层去顶网壳参数化设计与力学分析

为研究局部双层去顶球面网壳力学性能,进而选出适用于大跨度露天结构的网壳类型,应用ANSYS软件的程序设计语句APDL(ANSYS parametric design language),研制了6类局部双层去顶网壳的参数化模型设计程序,并对6类网壳的静力性能及影响要素做出对比分析.研究结果表明:该模型设计程序简单实用,为结构在不同几何参数下的力学性能分析带来了极大便利;结构几何参数对其力学性能影响较复杂,且网壳最顶圈为结构薄弱部位;联方型在6类网壳中受力性能相对最好,可在大跨度露天结构中优先考虑.     

哥特式建筑风格与现代网壳结构设计的融合—角锥折板网壳参数化设计及形状优化

借鉴哥特式建筑风格和角锥折板网壳特点,采用APDL(ANSYS parametric design language)参数化设计语言,研制了五种不同网格类型的角锥折板网壳参数化设计宏程序,实现了给定跨度S、矢高F、环向对称区域份数Kn和径向节点圈数Nx等参数下,五种类型角锥折板网壳参数化设计。对五种网壳进行了受力性能分析,探究了网壳结构最不利位移、最不利应力随矢高变化规律:并以结构耗钢量为目标函数,以Kn、Nx为设计变量进行了形状优化。建模实例表明该参数化设计宏程序方便、快捷,形状优化设计给出了在跨度、矢高不变时结构耗钢量随网格数变化规律及耗钢量最小的最优网格数。     

铝合金双层网壳结构的抗震性能分析

以双层球面网壳为研究对象,分析了结构随参数变化的自振特性.采用Newmark积分法对其进行地震时程响应分析,研究了铝合金与钢双层网壳结构在竖向地震荷载作用下节点的位移响应及杆件的轴力响应.研究结果表明,铝合金双层网壳与钢双层网壳在结构相同情况下,其自振特性基本相同.而地震荷载引起的位移响应,铝合金双层网壳要略大于钢双层网壳,但铝合金双层网壳的杆件轴向应力远小于钢双层网壳的杆件轴向应力,因此用铝合金取代钢材是可行的.     

铝合金双层球面网壳结构的抗震性能分析

以双层球面网壳为研究对象,分析了其结构随参数变化的自振特性,采用Newmark积分法对其进行地震时程响应分析,在此基础上分别研究了铝合金双层网壳与钢双层网壳结构在竖向地震荷载作用下结点随参数变化的位移响应及其杆件轴向应力响应.研究结果表明,铝合金网壳与钢网壳在结构相同的情况下,其自振特性基本相同,对地震荷载引起的位移响应,铝合金网壳要略大于钢网壳,而铝合金网壳杆件轴向应力远远小于钢网壳,因此用铝合金取代钢材具有可行性.     

基于模态曲率差参数的网壳结构损伤定位

将杆件模态曲率参数运用到网壳结构无损定位分析中，通过计算分析比较发现，以模态曲率为参数的损伤定位方法适用于工程中常用网壳结构的损伤定位。分别针对Schwedle型球面网壳、单层凯威特网壳、单层三向柱面网壳、单层双斜杆柱面网壳及双层凯威特网壳结构进行了计算分析对比，结果发现对于梁式单元网壳结构的损伤情况，损伤定位精度很高，证明了以模态曲率为参数的损伤定位方法对网壳结构进行损伤定位的有效性和实用性。     

双层柱面组合网壳的滞回特性模拟

针对单层网壳跨度小和双层网壳耗钢量大的缺点,应用大型通用有限元软件ANSYS对双层柱面组合网壳进行了滞回特性分析。介绍了双层柱面组合网壳具有跨度大和低耗钢量等。它充分利用了混凝土的高抗压强度和低廉的造价,采用钢筋混凝土上弦板来代替一般网壳的上弦杆,从而形成了一种钢结构与钢筋混凝体结构协同工作的组合结构,即双层柱面组合网壳。组合网壳是一种受力合理的空间结构,也是一种板系、梁系与杆系协同工作的结构体系。国内外对双层柱面组合网壳结构在地震和低周期反复荷载作用下滞回特性的研究很少,着重对地震和低周期反复荷载作用下的双层柱面组合网壳结构进行研究分析,得出双层柱面组合网壳结构的频谱相当密集;其具有良好的抗震性能,其滞回曲线比较饱满,未发生捏缩现象。双层柱面组合网壳是一种很有发展潜力的结构形式。     

单双层球面网壳结构的静力特性及其稳定性能分析

结合一工程实例，将单层球面网壳结构与双层抽空四角锥球面壳结构结合起来，设计了一种新型的空间结构型式，即单双层抽空四角锥球面壳结构，简要介绍了该网壳的设计过程，并采用全铰接模型分析了单双层网壳结构的承载力，应用Lanczos法求解了网壳结构的特征值及特征向量，并运用柱面弧长法跟踪了结构的非线性平衡路径，同时考虑了初始几何缺陷的影响，对比分析了两种不同支座条件的线性及非线性屈曲特征，并得出一些结论，供工程界参考。     

单层椭球网壳的承载能力研究

应用参数化方法编程建模,利用ANSYS有限元分析软件进行整体稳定分析,考虑结构的几何非线性和材料非线性;计算长跨比对稳定承载力的影响;通过和单层柱面网壳在不同边界条件下承载力的比较,得出单层椭球网壳稳定承载能力的有关结论。     

基于有限质点法的双层柱面网壳强风作用下倒塌破坏研究

采用有限质点法研究空间柱面网壳在强风作用下的倒塌破坏性能.推导了有限质点法基本方程和三维空间单元的内力计算公式,给出了利用该方法分析结构几何非线性、材料非线性的具体过程,建立了断裂模型和断裂准则.在破坏过程模拟中,考虑风速风压模拟的空间三维相关性,运用线性滤波器法中的自回归(AR)模型编写程序模拟脉动风速与风压,实现了强风作用下双层柱面网壳的倒塌全过程分析.基于结构倒塌模拟结果,建立衡量结构倒塌破坏的控制指标,对双层柱面网壳的结构参数进行优化,提高了双层柱面网壳的抗倒塌性能.     

网壳结构设计的支座刚度包络方法

提出支座刚度包络方法以满足网壳结构设计要求.在上部网壳、下部钢筋混凝土结构设计同时进行的条件下,该方法可以快速、偏保守地完成网壳的设计.工程算例验证了该方法.     

抛物线型单层柱面网壳的非线性稳定性

对抛物线型单层柱面网壳的静力稳定性能进行了研究.比较了抛物线型单层柱面网壳与圆柱面单层柱面网壳和倒悬链线单层柱面网壳的静力稳定性能.对抛物线型单层柱面网壳进行参数分析,并对抛物线型单层柱面网壳进行结构优化.研究表明:与圆柱面网壳相比,抛物线型单层柱面网壳的极限荷载有大幅度增大;长跨比、矢跨比对网壳的极限荷载影响显著;初始几何缺陷对网壳的极限荷载有较大影响;网壳的斜杆相交角在50°左右,网壳的静力稳定性能最好;按等比数列布置拱向网格间距,比值α的取值在0.85到0.95之间时,网壳的静力稳定性能最好.     

大跨度球形双层网壳的设计实践

通过对网壳与主体结构的不同连接 进行了分析计算和测试,得出了一些有价值的结论,为网壳在抗震地区工程中的应用提供了参考依据。     

拱支网壳结构的力学性能分析

拱支网壳结构体系是在综合了网壳（网架）及拱结构等优点的基础上,构思出的一种新型大跨度空间杂交结构形式,在理论分析和模型试验研究的基础上,对该结构体系的力学性能进行了分析,并比较其经济性指标。研究结果表明,由于拱结构的参与,该杂交绘声结构的受力性能得到明显改善,使得该结构体系具有更广阔的应用前景。     

复合材料板锥网壳结构的受力性能分析

研究了复合材料板锥网壳结构的受力性能,采用ANSYS有限元软件对复合材料板锥网壳结构进行线弹性静力分析、极限承载力(整体稳定)分析和局部屈曲分析,着重研究复合材料层合板在板锥网壳结构中的应用情况,总结其受力性能的规律,确定复合材料板锥网壳结构的主要设计控制因素,得出了在复合材料板锥网壳结构中,主要设计控制因素是层合板的局部屈曲等可应用于工程实践的重要结论.     

新型双层球面网壳体系减震性能参数分析

研究约束屈曲支撑对双层球面网壳减震效果的主要影响参数和影响规律.通过考虑约束屈曲支撑不同的设置方式、位置和数量,以及不同的网壳矢跨比、跨度,进行相关的减震参数分析.结果表明,替换方式比附加方式的减震效果显著;替换杆件的位置对减震效果有较大的影响;约束屈曲支撑设置的数量应综合考虑;网壳的矢跨比和跨度也是影响减震效果的关键因素.     

单层球面网壳结构稳定若干分析

利用大型通用有限元软件ANSYS对一个40 m跨度的单层K8网壳进行了分析。分析包括静力稳定分析和动力稳定分析。静力稳定分析方面有线弹性屈曲分析、几何非线性稳定分析以及双非线性稳定分析。计算了不同的缺陷下网壳的极限荷载因子,分析了网壳的缺陷敏感性,探讨了采用理想弹塑性模型模拟钢材Q235的合理性。动力稳定分析方面有模态分析和瞬态动力分析。针对网壳是否考虑静荷载作用分别进行模态分析,考察了静力荷载产生的应力和变形对结构的自振频率的影响。采用taft波,并分别用比例调幅为0.3 g和0.4 g,再对网壳进行瞬态动力分析,比较其动力响应,得出了对工程结构设计有用的结论。     

含初始转角的隔震支座在双层柱面网壳结构中的隔震性能

为了研究大跨度空间结构中存在支座转动问题,通过含初始转角的橡胶隔震支座的双层柱面网壳结构研究了水平方向上结构水平地震反应。结合通过实验得出的经验公式对橡胶隔震支座水平性能进行修正,并通过SAP2000应用动力时程分析法,在考虑下部支承结构的情况,对含初始转角的橡胶隔震支座进行了参数分析。结果表明：水平地震作用下,较小转角的隔震支座的支座底部剪力峰值与加速度峰值会下降;随着转角增加,柱顶加速度峰值、隔震支座底部剪力峰值等迅速增加;而跨高比大的网壳结构会放大初始转角对结构的影响,加大结构整体的加速度峰值和结构柱的位移峰值,但限制上层网壳结构的位移峰值。因此在考虑初始转角的情况下,若需要限制网壳结构加速度或位移,设计时需要将网壳结构跨高比的放大效应纳入考虑范围。     

带内树状支承柱单层球壳的优化分析

采用遗传算法和拟满应力法,以结构总质量为目标函数,杆件截面积为离散变量,对某带内树状支承柱单层球壳实际工程进行优化分析.通过在强度、杆件稳定和刚度等约束条件下,对优化结果的比较分析及对优化后的球壳结构的几何非线性全过程整体稳定性分析,使设计方案更加经济合理.算例结果表明:刚度条件对球壳结构优化起控制作用,杆件稳定和结构整体稳定性不可忽视;对带内树状支承柱单层球壳结构,要使结构设计方案经济合理,进行优化分析和方案比较是必要的.