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。     

混凝土人字形密肋网壳与下部结构共同工作动力特性分析

对混凝土人字形密肋折板网壳与下部结构共同工作的动力特性,采用有限元方法计算24个算例,对比点支承网壳和屋盖与下部结构共同工作的自振频率与振型,有限元参数分析考虑屋盖矢跨比、肋刚度、脊线刚度和顶层抗侧刚度的影响。计算结果表明:屋盖点支承和与下部结构共同工作的自振频率分布均较为密集,点支承屋盖的振型主要为竖向振动,共同工作时,第1、2阶振型为平动振型,第3阶为扭动振型,高阶平动振型中伴随屋盖的竖向振动,屋盖不宜简化为理想点支承作抗震设计;屋盖矢跨比对整体结构前三阶频率的影响较小;提高顶层抗侧刚度有利于增大结构整体刚度;增大屋盖肋刚度时,结构整体刚度仍主要受下部结构刚度控制,屋盖肋截面在满足承载力需求前提下可按较小的高跨比确定;屋脊类似于屋盖拱向肋的系杆,不会影响结构整体刚度。     

混凝土折板式拱网壳动力特性的参数化分析

折板式拱网壳是由V形折板拱壳网格化而得的新型混凝土空间网格结构,本文采用有限元方法分析纵向两端开敞结构的动力特性,并了解结构整体刚度的主要影响因素。结果表明:屋盖的低阶振型以竖向振动为主,刚度薄弱位置出现在开敞处,因此横向矢高对结构整体刚度的影响较小,而V形密肋折板拱自身的矢高对结构整体刚度的影响较大;横向脊(谷)线拱作为屋盖的主要传力结构,增强其刚度可以明显提高结构的整体刚度;纵向脊线是结构的振动节线,其刚度变化对结构整体刚度影响不大;空腹桁架上弦作为V形密肋折板拱的拱脚边缘支承结构,提高其刚度几乎不改变屋盖结构的整体刚度;提高密肋梁的刚度会同时增大结构质量,因此密肋梁的刚度改变几乎不影响结构基频;由于有限元模型中屋面板中面与梁中面重合,板厚改变不影响结构的基频,屋面板可作为结构的刚度储备。     

人字形密肋式折板拱壳的动力特性分析

针对人字形密肋式折板拱壳结构,采用有限元理论和子空间迭代法求得了结构的自振频率,分析了结构的振型特点,详细讨论了矢跨比、脊线刚度、边梁刚度和柱上肋梁的刚度对结构基频的影响,还讨论了建筑构造做法所产生的外加质量对结构自振特性的影响。分析表明,结构的低阶振型主要表现为竖向振型,横隔是结构整体刚度的薄弱环节,结构基频随矢跨比的降低而增加,这与传统认识不符。建议结构的矢跨比不宜小于1／6,脊线和边梁刚度对基频的影响很小,边梁的跨高比可取1／20—1／16,提高柱上肋的刚度有利于改善结构的整体刚度,结构动力特性分析时应计及建筑构造做法所产生的外加质量的影响。分析结论可为类似工程应用提供参考。     

大跨度蜂窝形空腹夹层板楼盖动力特性分析

为研究新型大跨度钢筋混凝土蜂窝形空腹夹层板楼盖的动力特性,基于通用有限元软件ANSYS,采用子空间迭代法计算结构的基频和各阶振型,考察高跨比、空腹率、上肋和下肋宽度、密肋宽度与高度、表层板厚度、密柱截面边长和边梁宽度等参数对结构基频的影响。分析结果表明,空腹夹层板的振型特征与实心平板结构的振型相似,低阶振型主要表现为楼盖的竖向振动,但空腹夹层板质量轻,刚度分布均匀,受力合理。影响结构基频的主要因素为高跨比、空腹率和密柱截面边长以及上肋和下肋宽度;密肋尺寸、表层板厚度和边梁宽度对空腹夹层板的基频影响较小。为了满足对结构振动舒适度的要求,在工程设计时应将高跨比、空腹率和密柱截面边长作为主要指标进行控制。     

三向网格混凝土锥面密肋网壳的静力性能分析

混凝土锥面密肋网壳是由三角形密肋平板空间交汇形成的大跨度伞状结构.为了解三向网格锥面密肋网壳在竖向荷载作用下的变形和内力分布规律,采用有限元数值模拟方法,并考虑矢跨比及边梁、脊线、密肋梁和屋面板等构件刚度影响进行静力计算.结果表明:结构变形主要集中在三角形密肋平板的重心附近,脊线是屋盖的主传力结构;边梁对密肋平板的约束...     

拟球面三角形网格密肋折板壳的动力特性分析

考虑矢跨比、主脊线刚度、副脊线刚度和边梁刚度等因素的影响,采用有限元方法对混凝土拟球面三角形网格密肋折板壳进行参数化自由振动分析,以考察结构的自振频率及振型特点。结果表明:结构自振频率具有密集分布的特点、成对出现的振型较多,频率-振型序号曲线具有明显的跳跃台阶;低阶振型主要表现为边界附近折板的竖向振动,振动节线大体为脊线;矢跨比对结构自振频率影响较大,建议结构矢跨比采用1/8~1/3;基于结构的传力特点,主脊线刚度对结构整体刚度的贡献有限,在满足结构承载力要求前提下,主脊线可采用较小的刚度;结构基频随副脊线刚度的增加而明显增长,增加副脊线刚度有利于提高结构整体刚度;边梁约束作用对结构整体刚度没有明显影响。     

混凝土棱柱面网壳动力特性的参数化分析

混凝土棱柱面网壳通过将柱面切割为汇交平面成形,每个平面采用密肋平板,是一种新型混凝土空间网格结构。基于有限元基本理论及端隔影响讨论这种结构的自振特性,并在此基础上考虑矢跨比和脊线、主拱、密肋梁、边梁的刚度及屋面板厚度等因素对结构基频的影响。结果表明:结构动力特性介于拱网壳和筒网壳之间,端隔可以明显提高结构的竖向刚度进而提高结构抗震能力;矢跨比高于1/6后,结构刚度随矢跨比增加而降低,建议结构矢跨比不高于1/5;脊线作为振动节线,几乎对结构刚度没有影响;主拱作为密肋板的弹性支承,结构基频随主拱刚度的增加而增加,主拱截面高度可按屋盖跨度的1/50~1/40确定;增加肋的刚度有利于提高结构的整体刚度,肋的截面高度可取跨度的1/100~1/80;边梁截面高度的改变几乎不影响结构的整体刚度;增加屋面板厚度可提高屋盖整体刚度,但不建议采用过厚的屋面板。     

基于Rayleigh-Ritz法的复合材料薄壁圆柱壳热屈曲和热模态分析

摘要：热环境中的结构受热效应等的影响,结构刚度会发生变化,进而结构振动模态对几何参数、材料参数等的敏感性也会改变。针对纤维增强复合材料圆柱壳,建立能量方程,计入面内热载荷对圆柱壳做功,使用Rayleigh-Ritz法求解屈曲温度及振动频率等,使用有限元法验证了计算模型的准确性。重点关注了不同的几何参数、铺设角度及铺设方式下温度对圆柱壳的振型的影响。研究结果表明振动模态越接近屈曲模态,温度对频率的影响越大,且各阶振型的周向波数不同,温度对振动频率的影响也不同;圆柱壳越厚或越短,基频振型的周向波数越多;温度小于0.95倍屈曲温度时,温度增加基本不改变基频的振型,但接近屈曲温度时,在某些铺设角度下,某些振型的频率下降至低于原基频,发生振型跃迁。     

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。     

斜拉网壳结构构件单元分析及结构动力性能

阐明了斜拉索及塔柱的计算问题 ,数值计算、分析了斜拉网壳结构的动力性能问题 ,并与网壳结构计算结果进行了对比 .计算分析表明 ,斜拉网壳结构频谱密集 ,与网壳结构的对应振型差别很大 ;斜拉索的存在大大提高了网壳结构的刚度 ,明显改变了网壳结构动力性能 ;作用于结构上的质量大小对结构的自振频率影响明显     

蜂窝形钢空腹夹层板楼盖振动舒适度分析

为了研究新型蜂窝形钢空腹夹层板楼盖的竖向振动舒适度,以自振频率和加速度为双控指标,采用子空间迭代法计算结构基频和各阶振型;然后,采用行走路线法对结构进行时程分析,计算结构在人行荷载作用下的加速度响应.考虑跨高比,上覆混凝土板厚度和上、下肋刚度对结构基频和加速度响应的影响,对结构进行参数化分析.结果表明:蜂窝形钢空腹夹层板基频随着跨高比、上覆混凝土板厚度的增大而减小,随着上、下肋刚度的增大而增大;峰值加速度随着跨高比的增大而增大,随着上覆混凝土板厚度及上、下肋刚度的增大而减小.     

几种空腹网壳的自振特性理论研究

采用有限元软件ANSYS建立了球面、柱面以及双扁壳三种空腹网壳为算例的三维空间梁单元计算模型,探讨了在结构参数矢跨比、网壳厚度、网格尺寸和杆件截面对空腹网壳动力特性的影响.本文提取了前20阶自振频率和前12阶模态振型,分析了三类网壳自振频率和基本频率在上述参数变化时的变化规律,以及网壳模态振型随阶次增加的振动规律,对空...     

北海机场新航站大楼网壳屋盖结构的地震反应分析

在介绍北海机场新航站大楼工程概况基础上，用有限元法分析其网壳结构的动力反应，用子空间迭代法分析其网壳结构的振动规律和动力特性，用时程分析法和反应谱法分析其网壳结构的地震反应。得出北海机场新航站大楼网壳结构的振型主要是水平的，呈对称和反对称，高阶不规则振型比较复杂，自振频率频谱稍密，周期性不明显；最大内力杆件出现在拱脚附近，位移最大的杆件是刚度较小的次拱上；地震反应主要受水平方向控制，其中又以侧向刚度较小的Y方向为主，竖向地震反应相对很小。     

大跨度预应力加劲式组合梁楼盖动力响应研究

大跨度预应力加劲式组合梁楼盖体系是在组合梁和预应力结构理论研究基础上提出的新型楼盖体系。针对该楼盖结构,考虑楼盖板厚度、肋梁高度、预应力筋布置位置(即偏心距)等参数的影响,利用有限元软件ANSYS采用Block Lanczo法计算其各阶频率和振型。分析结果显示,肋梁高度和偏心距与基频之间近似呈线性关系,板厚度与基频之间近似呈抛物线形关系;肋梁高度对于楼盖基频的影响大于板厚和偏心距。分析结论对工程设计可提供参考。     

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。     

拱肋损伤肋拱桥动力响应试验研究

针对某服役40余年的钢筋混凝土旧拱桥制作了有机玻璃缩尺模型,结合实际工程结构中拱肋的损伤情况,利用切口在模型中拱肋截面的不同位置来模拟损伤,对拱肋截面不同位置发生不同程度损伤情况下的拱桥模型进行了动力模型试验研究,得到了各种损伤情况下结构频率、振型、拱肋上点的动应变;基于ANSYS有限元分析软件对各种损伤状态下结构的动力特性进行了数值模拟;探讨了动力损伤指纹（频率、振型、动应变）对拱肋损伤的灵敏性和变化规律.研究结果表明,结构的一阶水平自振频率对拱肋截面损伤灵敏度较高,1/8～1/4跨度拱肋范围内拱肋截面的损伤对结构自振频率影响较其他位置略微显著;结构振型曲线对拱肋跨中截面的损伤灵敏度较高;竖直方向的振型曲线较水平方向振型曲线对损伤的敏感性高;拱肋动应变对拱肋截面的损伤较为敏感.     

大矢高脊线式叉筒网壳静力及抗震性能分析

运用ANSYS软件对大矢高脊线式叉筒网壳结构进行系统的静力性能分析,详细研究了结构跨度S、矢高f、环向区域份数Kn、径向节点圈数nx对结构静力性能的影响;在此基础上对结构进行自振特性分析和地震响应分析。探讨了跨度、矢高对结构基频的影响规律,及结构环向区域份数、径向节点圈数对结构震后最大位移的影响规律。研究结果表明:大矢高脊线式叉筒网壳静力性能良好,矢高对结构静力性能影响不大,环向区域份数、径向节点圈数对结构静力性能影响较复杂;结构自振频率分布和振型有很强的规律性,结构基频对跨度较敏感;结构抗震性能优越,结构环向区域份数对结构震后最大位移影响较大。     

肋环型单层曲板网壳结构的风振响应及等效静风荷载

分析了肋环型单层曲板网壳结构的风荷载和风振响应,并对采用不同方法计算结构等效静风荷载的精度进行了比较.风洞试验结果表明:肋环型单层曲板网壳结构屋面主要受负风压作用;但在90°风向角下,由于体育馆受前方入口建筑的影响,屋盖边缘局部出现正风压.风振响应分析结果表明:有多阶振型参与结构的风致振动,高阶模态影响不可忽略;为保证结构表面所有节点位移准确,结构的模态耦合项不能忽略.但如果只保证较大位移处的准确性,忽略模态耦合项的SRSS方法也是可取的.利用LRC惯性力法和改进LRC方法计算肋环型单层曲板网壳结构的等效静风荷载,可以保证所有风向角下节点的最大位移等效,但不能保证所有节点的位移等效.     

下肋U型钢-混凝土组合空腹夹层板的动力特性分析

为了解下肋为混凝土外包U型钢的组合空腹夹层板的动力特性,将下肋U型钢按轴向刚度等效为混凝土,采用8节点弹性块体单元应用子空间迭代法求解自振方程计算了50个算例。结果表明:组合空腹夹层板的频率具有密集分布特点,振型与相同支承条件的实心平板类似;支承梁刚度增大有利于提高结构基频,但梁截面高度不宜大于跨度的1/14;基频随楼盖高跨比的提高而增大,结构高跨比可采用1/25~1/20;过大的肋刚度将使结构基频降低,因此肋截面高度可按网格尺寸的1/14~1/8采用;增大下肋U型钢的厚度对提高结构基频是有利的;过小的网格划分频数将降低结构整体刚度,网格长度不宜超过2.5 m;支承条件明显影响楼盖的动力特性,振动舒适度分析时应计及支座刚度影响,提高支座刚度是增大楼盖基频的有效措施。