强震作用下带屈曲约束支撑的K型网壳整体结构性能分析

以K6型网壳为研究对象,考虑网壳支承结构的弹性效应,并在支承结构中设置屈曲约束支撑(BRB),考虑在9度区强震作用下,通过不同的屈曲约束支撑布置方式对结构进行动力弹塑性分析.结果表明,在考虑整体网壳支承结构共同工作时,结构主要节点位移和杆件内力响应都有所减小;网壳上部结构设置屈曲约束支撑能够有效降低节点位移和杆件内力响应;考虑上部和下部设置屈曲约束支撑共同工作对于K6型网壳减振耗能有很好的效果.     

斜拉单层柱面网壳地震响应及失效特征

在双向网格型单层柱面网壳结构面内及面外布置拉索有效地增强了网壳结构刚度,提高了结构的承载能力,前期已针对斜拉单层柱面网壳结构的静力稳定性进行了系统的研究,但有关该结构的地震响应研究还不够充分.本研究基于上述静力稳定性研究成果,通过ANSYS有限元软件对斜拉单层柱面网壳结构进行了动力失效分析,并利用本文提出的应变能响应分析方法考察了网壳结构动力失效时的特征.通过网壳杆件进入塑性比例、杆件进入塑性程度、结构关键节点位移等随加速度幅值的全过程响应分析探讨了结构的破坏形式;并结合动力破坏指标,进一步讨论了不同初始条件下网壳结构的动力失效模式,揭示了结构的动力失效机理.结果表明:拉索的布置形式有效增强了双向网格型单层柱面网壳结构的延性,网壳结构破坏前即使在经历了深刻的塑性发展后仍可保持稳定状态,直至全截面进入塑性杆件数量的突增使结构刚度明显降低,结构发生倒塌破坏.     

四边支承单层柱面网壳减震体系性能分析

探讨约束屈曲支承(BRB)在四边支承单层柱面网壳结构减震中的适用性。采用有限元分析程序ANSYS,分别对无支撑柱面网壳、加BRBs柱面网壳、加传统支撑柱面网壳做了动力时程响应分析,比较3种情况下网壳节点位移和杆件内力变化情况,分析BRBs消能减震效果,同时对BRBs布置方案做了优化.在网壳屋盖内合理布置BRBs可有效吸收地震能量从而减小网壳结构自身的地震响应,结构位移及杆件内力大幅度下降.BRBs工作性能明显优于传统支撑.     

强震时单层K8型网壳结构非线性动力稳定分析

针对单层K8型网壳结构在强震时的动力稳定问题,应用非线性有限元理论进行了分析.计算得到单层K8型网壳结构在地震荷载作用下的动力响应,并用B-R准则判定结构的动力稳定临界荷载.结果表明,强震时单层K8型网壳结构易发生动力失稳,临界地震波峰值为0.7g,失稳的区域由第三环与径肋交叉处开始并向周围扩散直至结构坍塌.     

考虑损伤累积效应的单层球面网壳动力稳定

为了揭示强震下单层网壳结构的动力失效机理,从考虑材料损伤累积效应的角度出发,基于塑性应变和能量损耗理论建立应变-损伤弹塑性本构关系,提出将B-R运动准则和杆件塑性应变能密度曲线结合起来,作为结构动力失稳的判断标准.应用动态增量(IDA)法,对一Kiewitt-8型单层球面网壳结构进行地震作用下动力稳定分析,得出考虑材料损伤累积效应将显著降低结构的动力稳定临界荷载等结论,为该类结构震后修复和抗震性能的评估提供依据.     

施威德勒网壳结构的动力强度破坏

对40 m跨的施威德勒理想网壳结构和考虑初始缺陷的网壳结构进行了全过程动力时程分析,考察了此类型网壳结构的动力性能和破坏形式.对具有初始缺陷的网壳结构进行了参数影响分析,分别考察了地震作用、杆件截面和屋面荷载三种因素对结构动力性能的影响,研究了在不同条件下施威德勒网壳结构的动力失效机理和破坏模式.将研究结果与其他球面网壳结构进行了比较,验证了已提出的理论框架的合理性和实用性.     

某歌剧院演播厅自振特性及参数分析

折板网壳结构是一种新型的空间结构,其综合了网架和网壳的各自优点,而且建筑造型优美,形式丰富.基于有限元方法,文章采用Lanczos方法,研究了广州某歌剧院演播厅大跨度非规则单层网壳结构的自振特性:考虑了不同屋面材料、屋面支承方式、支座条件对其自振特性的影响:在大量参数分析、计算的基础上,得出了单层折板网壳的自振规律,为这类折板网壳结构的应用和设计提供了参考.     

北京2008奥运会老山自行车赛馆网壳结构分析与设计

北京2008奥运会老山自行车赛馆屋盖采用支承于倾斜人字形钢柱柱顶的双层球面网壳结构．由于结构跨度大,安全性要求高,除对其进行静力荷载效应、温度作用等常规分析与设计外,采用振型分解反应谱法和时程分析法进行了网壳结构的多遇地震响应分析,通过计算振型参与质量确定振型振动的主导方向及反应谱分析中参与组合的合理振型数．考虑到网壳厚跨比及矢跨比均较小,设计中对结构的非线性稳定性进行了研究;同时,对节点刚度对结构性能的影响进行了补充分析．结果表明,老山自行车赛馆球面网壳结构安全可靠,具有良好的整体稳定性和抗震性能．     

网壳结构在地震作用下的动力稳定研究

以非线性有限元为工具，建立了网壳结构的非线性动力响应分析的有效方法．将网壳结构动力稳定判定准则引入到结构强度计算中，从而使结构的强度问题和稳定问题统一在一起．重点研究了单层球面网壳的非线性动力响应行为，对网壳结构在地震作用下的动力失稳状态以及倒塌现象作了理论上的研究，为“结构倒塌”作出了合理的定义，并进而探讨了网壳结构失稳机理。     

一种新型摩擦摆支座在单层球面网壳结构中的隔震控制效应

提出了一种新型超弹性摩擦摆支座(superelasticity-friction pendulum bearing,S-FPB),考察了其在考虑周边支承单层球面网壳结构中减震控制性能。首先,结出了S-FPB的构造设计和理论模型,进而,通过有限元模拟研究了S-FPB的力学性能。随后,将上述新型隔震装置引入单层球面网壳结构中,基于ABAQUS建立了受控结构的分析模型。最后,对结构进行了非线性时程分析,利用结构的动力特征响应指标,评估了受控和无控网壳的抗震性能。研究结果表明,所研发的隔震系统有助于改善单层球面网壳结构的抗震性能。     

基于性能的单层球面网壳结构强震损伤模式优化

为避免强震作用下单层网壳损伤集中模式对结构整体稳定性的不利影响,根据地震作用下网壳稳定承载力和整体损伤的变化过程,定义了两个抗震性能指标作为目标函数,并以杆件截面尺寸为优化变量,采用ABAQUS软件对单层球面网壳结构的强震损伤模式进行了多目标优化,并对优化前后结构的动力响应和损伤演化进行分析.结果表明:考虑杆件重要性系数的单层网壳整体损伤指标能够有效识别强震作用下单层网壳结构损伤模式,经过优化后的单层网壳结构损伤集中模式得到有效控制,不同位置的杆件损伤分布更加均匀.本文的优化方法能够明显提高不同强震作用下网壳结构的剩余稳定承载力.     

强震下弦支柱面网壳弹塑性性能研究

为研究单层弦支柱面网壳结构体系在强震下的弹塑性性能,利用SAP2000分析软件,对长81 m跨度60 m支承于周边柱顶的单层弦支柱面网壳结构体系建立刚塑性铰模型,进行其在三种地震波(LWD波、EMC波、SH人工波)作用下的时程分析,采用动力增量法评定该弦支结构弹塑性阶段的变形能力、延性性能、破坏形态、极限承载力,以及索在整个过程中的工作性能。研究表明:进入弹塑性阶段后该弦支网壳结构主要在中部出现塑性铰,在三种地震波的作用下破坏时的峰值加速度分别为为:757 gal(LWD波)、634 gal(EMC波)、848 gal(SH人工波),明显在高于罕遇地震设防要求的加速度(400 gal)峰值发生破坏;弦支索与稳定索在三种地震波作用的整个过程中最大轴力为1 397.051 k N与293.307 k N,均未屈服或松弛失效,始终为网壳提供预应力,工作性能良好;弦支网壳结构在三向组合输入地震波作用下竖向位移延性系数最小值为1.47,其延性性能一般,这与其失效时进入塑性的杆件比例很小相对应,其破坏类型属少量塑性发展的稳定破坏,具有较大的危险性。     

网壳结构与下部结构协同工作的研究

提出了考虑网壳结构与下部结构协同工作的简化处理方法，将支承结构简化为弹簧和附加质量，进而考虑下部支承结构的弹性效应和附加惯性效应．采用Newmark计算格式，对网壳结构进行动力时程分析，探讨了下部支承对结构地震响应的影响情况．建议根据工程的实际支承情况，设计时应考虑网壳与下部支承结构在地震作用下的协同工作．     

塔式起重机回转平台有限元分析与试验验证

为了评估塔式起重机回转平台强度与刚度,本研究基于有限元板壳理论,建立了平头塔机回转平台上、下支座有限元模型,忽略回转支承滚珠与滚道之间的接触关系,采用实体交叉圆柱替代回转支承滚珠,对回转支承进行近似模拟。进行了回转平台模型试验,验证有限元分析参数设置准确性。结果表明:危险工况下回转平台应力都小于许用应力,整个结构是安全可靠的;围筒与筋板焊缝的应力随筋板安装角增加而增加;回转支承模拟圆柱直径对回转平台应力状态无明显影响;有限元结果与试验测试数据吻合良好,验证了有限元分析的可行性。     

网壳结构基于性能的动力失效判定准则

基于性能的设计思想,文章提出了一种网壳结构震后是否发生动力失效的判定准则。按常规设计的网壳结构遭遇地震后,保留残余应变的状态并作为初始状态重新进行常规设计,如果此时网壳结构已不能满足初始设计时所要求的各项性能,则认为网壳结构已发生动力失效;进而将网壳结构的动力失效形式分为Ⅱ类,该文提出的准则用于判定第Ⅱ类动力失效,称为第Ⅱ类失效准则;算例分析表明,该准则判别结果明确,便于工程实践的应用。     

弹性环式支承结构动刚度分析及其对转子系统的影响

针对用于航空发动机转子系统中的弹性环式支承结构刚度特性问题,开展其动刚度分析和实验测试以及其对转子系统固有特性影响分析研究.首先,建立弹性环式支承结构有限元模型,对其动刚度进行计算,并进行动刚度测试与验证,经实验所得测试结果与仿真计算的结果趋势一致,证明了对弹性环式支承结构的动刚度分析方法的有效性.然后,建立了带弹性环式支承结构的转子系统有限元模型,研究了转子系统在静刚度和动刚度条件下对临界转速的影响.结果表明,弹性环式支承结构动刚度对临界转速的影响较为明显,其中一阶临界转速降低了26%,且产生了新的共振频率,因此分析转子系统固有特性时应充分考虑支承结构的动刚度影响.     

大射电望远镜反射面支承张拉结构非线性分析

根据大射电望远镜 (FAST)反射面系统的要求 ,引入一种新颖轻巧的反射面支承结构方案———张拉整体体系 .通过对多种方案张拉结构体系的承载性能、变形特性、对促动器系统影响的分析以及与传统刚性结构体系(网壳 )的比较 ,并经过反复优化计算 ,确定了张拉整体体系支承结构方案 .计算结构表明 ,用于反射面支承结构的张拉整体体系比网壳结构自重轻约 72 .5 % ,结构作用于促动器的反力减小约 78.5 % .张拉整体体系是一种适合于大射电望远镜的合理的轻型支承结构     

某切边不规则凯威特单层球壳结构非线性屈曲分析

以某切边不规则凯威特单层球形网壳作为研究对象,研究由于开洞而造成的不规则、支承拱梁水平刚度和竖向刚度的变化、活载的非对称分布、初始几何缺陷、几何非线性以及材料弹塑性对网壳非线性屈曲性能的影响,并采用有限元软件ANSYS对此结构进行非线性的荷载-位移全过程分析。研究结果表明:与完整球壳相比,切边球壳的稳定性能大幅度下降;与水平刚度相比,拱梁的竖向刚度对稳定性的影响较大;按一致缺陷模态法得到的稳定承载力系数,往往不是最小;初始几何缺陷值取跨度的1/400较适宜;材料非线性对切边球壳稳定性的影响较大;活载的非对称分布对本结构的稳定性并无不利影响。     

空腹扁网壳结构稳定分析研究

为更加深入研究空腹网壳结构的稳定性,取单种空腹扁网壳结构,在矢跨比、结构厚度、截面尺寸等不同参数变化下进行稳定分析研究。利用ANSYS有限元在先对单榀的空腹平面拱进行计算分析的基础上,进一步开展对空腹扁网壳结构的屈曲模态分析及非线性参数化屈曲分析,得出平面空腹拱和空腹扁网壳两种结构在不同参数的变化下对结构极限承载力的影...     

大跨网壳结构的动力倒塌判别分析

为了研究大跨网壳结构的倒塌模式以及判别倒塌过程中各阶段所对应的临界荷载,基于LS-DYNA软件,同时考虑结构的双重非线性和材料的失效应变,对3种典型大跨网壳结构的倒塌过程进行了模拟.根据模拟结果,提出了大跨网壳结构的倒塌模式.参考增量动力分析方法,得到了带肋施威德勒网壳从动态失稳直至倒塌状态所对应的临界荷载,并且分析了...