Geiger型索穹顶的优化设计

基于平衡矩阵理论,采用MATLAB软件,对索穹顶进行自应力模态分析,得到索穹顶的初始预应力.采用Hooke-jeeves,Pointer与NSGA II等优化算法,利用ISIGHT集成ANSYS有限元软件,对索穹顶的整体预应力水平与总重量进行优化设计.优化结果表明,索穹顶的整体预应力水平与总重量在满足设计的条件下,得到较为明显的降低,多目标函数优化结果比单目标函数优化结果更好,可为工程设计提供参考依据.     

大跨度索穹顶结构风振响应的频域分析

建立了考虑和不考虑上覆膜影响的两个有限元分析模型,针对一工程实例,进行了结构的模态分析以及风振响应的频域分析,得到了结构的脉动风振位移响应根方差.结果表明:参振模态的适宜取值随跨度的增大而增大;对于跨度100m以上的类似索穹顶结构,建议所选的参振模态数不小于450;CSM体系索、立杆节点的动位移根方差小于CS体系;CSM体系中膜面的耗能作用不可忽略;在风荷载作用下,CSM体系的脉动风能大部分由膜面耗散;对于跨度较大的索穹顶结构,顶部索膜结构对整体结构的风振响应有明显的影响.     

索穹顶结构的发展及常见形式研究

索穹顶结构是体育建筑中普遍采用的一种结构,笔者基于多年的工作经验,在参考大量国内外相关文献的基础上,分析了空间张力结构体系的基本概念和发展现状,并以此为基础,分析了最具代表性的索穹顶的发展现状和常见结构形式,全文体现的是笔者对索穹顶结构形式的理解,相信对从事相关工作的同行有着一定的参考价值和借鉴意义。     

薄膜结构找形分析的力密度法

薄膜结构是一种全张力柔性结构．薄膜结构设计过程与传统建筑结构的设计不同，设计计算中一个重要方面是找形分析．本文对薄膜结构找形分析的力密度法原理进行一系列理论推导，编制相应计算程序，进行工程实例分析，得到一些有意义的结果和结论．     

索穹顶的新形式及力学计算

索穹顶结构是张拉整体思想下产生的新的结构形式,目前应用较多的主要只有Levy型和Geiger型两种形式,但是索穹顶的形式是具有多变性的,本文首先介绍四种新形式索穹顶来说明索穹顶在平面立面上的形式变化,并通过ANSYS软件对四种新形式索穹顶进行初始预应力计算和模态确定,最后说明四种新形式的索穹顶的可行性。     

考虑索穹顶结构构形变化的空气动力失稳分析

对于具有高柔、大跨、轻质等特点的索穹顶结构来说，风力是主要的荷载。由于结构与风力的气动耦合作用，结构易产生一种失稳式振动，即 驰振。据此采用了用体型系数表达的、考虑风荷载竖向分力的气动力模型；针对索穹顶结构强几何非线性的特点和弛振分析气动力准确定常的基本假设，提出了用迭代思想求解结构驰振临界风速的方法；并与用数值积分方法和Newton-Raphson方法相结合的时程分析法的结果进行比较。     

圆形平面轴对称索穹顶结构成形后的刚度计算

根据文献１滑移索单元迭代计算的基本思想,针对脊索呈辐射状分布的轴对称索穹顶结构,提出了成形后的刚度计算方法。利用Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ坐标描述法建立了受压桅杆及拉索的大位移切线刚度矩阵,基于虚功原理建立了索穹顶结构的非线性静力平衡方程,给出了滑移索单元计算的基本公式、方法和步骤,并进行了实例计算。结果表明,方法是可行的,可供设计和施工时参考。     

大跨度Kiewitt型弦支穹顶结构的自振特性分析

弦支穹顶结构是由单层球面网壳和下部张拉体系组合而成的一种新型的空间结构体系,以120m跨度K8型弦支穹顶结构为例,采用分块兰索斯(Lanczos)法对其自振特性进行了分析,分析时考虑拉索预应力、撑杆高度、结构跨度和荷载等4个因素对结构自振频率的影响。结果表明:当拉索预应力增大到一定程度,再增加预应力对结构的自振频率影响有限;结构自振频率随着撑杆高度的增加而增大;小跨度弦支穹顶与单层网壳自振模态相当接近,但大跨度弦支穹顶与同等跨度下的单层网壳自振模态明显不同。     

大跨空间结构的新型式—张拉索穹顶结构

从工程背景和研究特点出发，简单介绍了张拉索穹项结构体系的研究重点和发展方向，对国内外学者所关注的若干基本理论和应用问题以及索穹顶的结构成形及分析方法进行了扼要叙述。     

索桁张拉结构形状设计及找力分析

为研究索桁张拉结构的形状判定和自应力求解问题,通过ANSYS有限元软件,提出了基于合理位形改进的力迭代法.首先,基于索桁张拉结构所特有的拓扑关系,从其合理位形出发,推导了形状判定的简洁判断公式.然后,提出了改进的力迭代法,用以求解索桁张拉结构的自应力模态.迭代过程中,更新后的索力逐渐逼近目标值,并在目标预应力作用下得到结构的不平衡位移.算例结果表明,所提方法可一次性确定索桁架的合理形状,且迭代5次左右便可求得结构的自应力模态,所得结果与已有方法的结果相比最大误差为0.48%,满足精度要求.将基于平面索桁架得到的自应力模态代入空间索桁张拉结构中,计算结果接近,内力最大误差为0.030%,且不平衡位移较小,从而证明了由平面索桁架组装成空间索桁张拉结构的可行性.     

葵花双撑杆型索穹顶预应力及多参数敏感度分析

提出了一种新颖的葵花双撑杆型索穹顶结构,具有斜索数量少、施工张拉成形方便、可有效防止环索滑移等显著特点;基于节点平衡方程,给出了全套预应力态索杆内力的递推计算公式,对结构的下弦环索数、矢跨比、下弦节点位置、是否开设内孔等参数做了72个算例,并验证了预应力态索杆内力计算公式是精确解.分析结果表明,结构预应力态时索杆内力从内圈向外围是成倍递增的;下弦节点位置沿竖向与水平向发生改变后,均使预应力态索杆内力发生较大的变化;矢跨比在0.1～0.2范围内时,矢跨比对索杆内力的影响较小;说明了结构矢跨比、结构中部是否开孔属非敏感性参数,而下弦环索数、下弦节点位置则属敏感性参数,在进行结构设计时应重点考虑.该结构形式的提出为索穹顶的选型、设计计算和施工提供了新方案、新思路.     

渐进结构优化法在桥梁找型中的应用

介绍了结构拓扑优化方法的基本理论,详细阐述了双向渐进结构优化法的原理和优化过程,并根据双向渐进结构优化法编制了基于ANSYS平台的结构拓扑优化程序.模拟现有桥梁结构和构件的边界条件,应用该程序求解二维平面拓扑优化问题,分别完成了不同矢跨比拱桥、悬索桥主缆以及斜拉桥桥塔的拓扑优化.拓扑优化过程中结构可经历多种拓扑形态,优化结果表明应力均匀、传力流畅,从而验证了自编程序的有效性.最后,将该程序从二维平面拓展到三维空间,实现一座峡谷桥梁的三维拓扑优化,并基于优化结果的拓扑形式完成了其概念设计方案.研究表明结构拓扑优化技术可以在桥梁概念设计阶段得出合理而富启发性的桥梁结构形式,在桥梁找型方面具有良好的应用前景.     

结构动力修改的拟力修改法

在没有引入小参数修改的前提下，给出了利用构造修改后结构的频响函数进行复杂结构动力修改的方法，这种方法通过灵敏度分析，将结构修改量拟力处理。可以方便有效地进行结构动力学的复杂修改工作，最后给出了五自由度汽车模型动力修改的仿真算例。     

结构拓扑优化理论及其在桥梁结构找型中的应用

从物理模型、数学模型和优化算法三个方面系统阐述了结构拓扑优化的基本原理.通过实例介绍了应用拓扑优化技术进行桥梁结构找型的方法,并展示了拓扑优化中结构衍化过程及优化结果.针对目前结构拓扑优化技术运用在桥梁找型中所面临的困难,探讨了未来研究的方向.研究表明,结构拓扑优化方法可以在桥梁概念设计阶段得出合理而新颖的结构形式,在桥梁找型方面具有良好的应用前景.     

基于角平分线的工程滑移索结构分析方法

针对滑移索结构,提出了一种基于滑轮相邻索单元角平分线的简捷分析方法,解决了其内力和变形求解复杂的难题.具体算法如下:(1)采用固定铰模拟滑轮对索的约束作用,利用无应力长度调整影响矩阵求解角平分线垂直方向约束反力为零时,各子索无应力长度调整量;(2)根据调整后子索线形计算新角平分线的方向角,按照步骤(1)重新计算,重复至索线形(包括角平分线方向角)和内力收敛.基于此算法编制分析程序,通过2~4次迭代即可得到高精度的收敛解,实现滑轮处索力连续性和滑移索总无应力长度恒定的目标.计算示例和工程实例证明了此算法的正确性和高效性.     

基于单元力密度法与CSR存储技术的膜结构找形分析

基于力密度法的基本原理,应用有限元原理提出单元力密度矩阵概念,引入高效CSR存储技术来存储总力密度矩阵,并把CSR存储技术与GAUSS_SEIDEL迭代法相结合来综合处理索膜找形问题,运用Fortran95计算机语言,编制了相应的计算程序,对工程实例进行了验算.结果表明,与传统力密度找形方法相比,该方法的分析效率有了很大的提高.     

非比例阻尼结构体系的动力分析方法

非比例阻尼结构体系是实际工程结构抗震研究中经常遇到的问题，本文全面，系统地建立了这类结构体系的动力分析方法，对于各种不同非比例阻尼程度的结构体系，分别给出了其适应的分析方法：改进的得模态方法，近似解耦方法，拟力实模态叠加法、Ｒｉｔｚ向量叠加法、高精度直接积分法，这些分析方法具有很好的实价值和理论意义，可供解决工程实际问题时参考。     

某种翼吊发动机安装结构应力分析方法研究

对一种大涵道比翼吊发动机安装结构进行传力特性分析。通过静力分析可得到工作载荷下各部件内力的理论解。建立了安装结构部件载荷分析的有限元模型。进行了安装结构在工作载荷下的静力试验,理论分析模型和有限元模型计算的结果与静力试验结果相符。根据得到的前安装框所受外力载荷,进行了前安装框的有限元建模方法研究。与实测结果对比表明,计算结果较为精确。