正放四角锥网架敏感性分析及抗连续倒塌性能

为揭示正放四角锥网架的连续倒塌破坏机理,采用备用荷载路径法并结合基于构件承载能力的敏感性评价指标,对正放四角锥平板网架进行动力非线性分析,模拟了结构的连续倒塌破坏过程,分析了厚跨比、跨度和支承形式对网架结构抗连续倒塌性能的影响.分析结果表明,周边点支承正放四角锥网架结构中部下弦杆、中间支座处腹杆为敏感构件,结构中部上弦杆、中间支座周围腹杆和上弦杆为关键构件;周边支承网架冗余度指标分布规律与周边点支承网架相似,冗余度指标小于周边点支承网架;点支承网架角支座腹杆和上弦杆为敏感构件,敏感构件相邻腹杆及中间支座腹杆为关键构件.通过加强关键构件的截面尺寸,可以显著提高结构的抗连续倒塌性能.正放四角锥网架冗余度指标分布规律不随厚跨比、跨度的变化而改变,冗余度指标大小与网架厚跨比、设计应力比成正比,而与模型跨度关系不大.     

火灾非均匀温度场中正放四角锥网架结构的临界温度

为了保障大尺度空间建筑网架屋盖结构在火灾下的结构安全性,采用非线性有限元计算方法,按设计的结构方案对不同火灾场景下的正放四角锥网架结构进行结构全过程反应分析,得到反应结构抗火性能的临界温度.对临界温度进行参数分析,结果表明,温度场非均匀系数和结构荷载比是影响结构临界温度的关键参数.用最小二乘法对临界温度随关键参数变化的曲线进行拟合,得到正放四角锥网架结构临界温度的实用计算公式.通过算例比较表明,实用计算式可简便并偏于安全地计算正放四角锥网架结构的临界温度.     

不同支承平面下网架的抗火性能

考虑不同支承平面和边界的不同约束刚度条件,通过对正放四角锥网架结构在均匀温度场中结构反应的全过程分析,得到不同参数条件下,正放四角锥网架结构的耐火时间,构件内力及结构变形的特征.结果表明:考虑大空间平板网架结构的薄膜效应,采用下平面支承半刚性约束的网架结构,耐火时间长,内力和变形相对较小,从而具有更优越的抗火性能.     

对斜放四角锥网架几个主要问题的探讨

本文根据设计实例和已建的三十多个半螺栓球节点斜放四角锥网架,进行内力和技术经济分析比较得知:30米左右跨度的斜放四角锥网架用钢量最省;网格大小及网架高度等参数对用钢量有较大的影响;设置赘杆能较好地调整杆件内力,降低造价。因此,本文对斜放四角锥网架的设计与施工具有实用参考价值。     

网架结构的优化设计及极限分析

1 网架结构的线弹性分析与优化设计(1)网架结构的静力分析本文采用空间析架位移法对网架结构进行结构分析。本文运用所编程序对某斜放四角锥网架进行了计算分析,所得结果与文献(李为鉴等著:《杆件结构计算原理及应用程序》)的基本相同。     

网架结构高度优化设计研究

综合考虑了网架结构的强度、刚度、稳定性及结构挠度等约束条件,建立了网架结构的数学模型,应用遗传算法进行网架结构的高度优化设计,算例表明,遗传算法可用于网架结构的高度优化设计,优化结果可靠。     

网架结构高度优化设计

综合考虑了网架结构的强度、刚度、稳定性及结构挠度等约束条件,建立了网架结构的数学模型,应用遗传算法进行网架结构的高度优化设计,算例表明,遗传算法可用于网架结构的高度优化设计,优化结果可靠。     

空间平板网架结构弹塑性试验研究

本文在对正放四角锥网架模型进行极限承载试验的基础上,对网架结构的内力分布状态。极限承载状态,杆件的破坏路经、结构破坏机理和规律,以及节点刚性影响等进行了初步的研究和探讨.     

基于曲率模态差和小波变换的网架损伤识别

采用一种基于曲率模态差和小波变换的损伤位置识别方法,对网架结构中常见的正放四角锥网架、两向正交正放网架、两向正交斜放网架、三向网架和蜂窝型三角锥网架进行了损伤识别,以结构损伤前后的曲率模态差作为小波变换的分析信号,对其进行db3连续和离散小波变换,确定杆件损伤位置。数值分析结果表明,在仅测得一阶模态的情况下,应用曲率模态差和小波变换相结合的方法可以对网架的单个损伤位置和多个损伤位置进行有效识别。     

基于子结构的巨型网格结构分析

基于子结构为平板网架的圆柱面交叉立体桁架系巨型网格结构,该结构是由主体结构和子结构协同承载荷构成,主结构是倒三角型立体桁架相互交叉构成,子结构是正放平板四角锥网架构成.利用ANSYS中的APDL语言建立该结构计算模型,并对该结构静力特性进行了研究,包括结构在极限载荷作用下的内力峰值和最大挠度,以及主体结构的失跨比、杆件的截面尺寸、主体结构的高度等一系列参数分析,从而为该结构形式的设计和参数选择提供参考.     

三边简支一边自由的正放抽空四角锥组合网架的设计与研究

本文介绍的新型组合网架结构,无论是支承条件,还是杆件的组成,均与已有的组合网架结构有所不同。它比正放四角锥组合网架节约钢材;也不像蜂窝三角锥组合网架,在自由边须另加自由过桁架,特别是对需开设天窗的工业车间与公共建筑,更显示其优越性。本文以实际工程为例,从设计计算,构造与施工等方面进行讨论,以便使该组合网架结构能进一步推广与发展。     

基于单元应变模态差和RBF神经网络的网架损伤检测方法

为对网架进行损伤检测提出应用杆单元应变模态差和RBF神经网络相结合的方法。在ANSYS下建立正放四角锥网架和蜂窝形三角锥网架的有限元模型,采用单元应变模态差作为损伤指标对结构进行杆单元的单杆、多杆损伤位置识别;应用RBF神经网络对杆单元损伤程度进行定量判定。分析结果表明该方法可以比较准确地判断网架杆单元的损伤位置和损伤程度,并对实际网架结构的损伤检测具有一定的指导意义。     

斜拉网架多阶段加载内力分析方法的研究

系统介绍了斜拉网架结构内力分析方法.把塔柱简化为空间刚架单元,把网架杆件简化为空间桁架单元,对斜拉索采用等效线性空间单元.假设塔柱与网架连接处的横截面为刚性平面,据此建立"变形协调转换矩阵",使塔柱总节点刚度矩阵与网架总节点刚度矩阵耦合在一起,建立斜拉网架结构刚度矩阵.对一个"四塔柱正交斜放四角锥斜拉网架"进行了计算分析,验证了文中方法的正确性和有效性.     

海洋工程浮式网架结构数值模拟

网架结构具有重量轻、工业化程度高、整体强度刚度大、制造施工方面等特点,随着海洋技术的发展,逐渐被应用于海洋工程中。通过对公共建筑和工业建筑中广泛应用的网架结构进行选型分析,选定浮式正放四角锥网架结构为计算模型,利用有限元ABAQUS软件进行力学建模和数值模拟,通过AQUA海工模块施加海洋环境荷载,根据应力的大小和应力最大值出现的位置分析海洋环境荷载对结构局部构件影响,并分析结构整体的受力特性。     

支承形式对正放四角锥网架抗火性能的影响

采用ANSYS非线性有限元分析软件,建立正放四角锥网架在高大空间火灾作用下的热-结构耦合有限元计算模型.考虑边界不同支座弹簧刚度的影响,对该模型在火灾均匀温度场中的全过程反应进行数值模拟计算,同时研究均匀升温条件下杆件的内力变化情况.结果表明:采用不同支承形式时,无论法向弹簧刚度多大,周边支承形式的网架结构临界温度均最高,具有更优越的抗火性能;采用同种支承形式的正放四角锥网架时,其法向弹簧刚度越大,临界温度越高;在升温过程中,法向弹簧刚度大小对同一上弦杆内力影响较小;均匀升温条件下,各上弦杆件内力呈现出由角部向跨中先减小后逐渐增大,沿网架边界由角部向中间逐渐减小的变化趋势,随着弹簧刚度的增大,内力最大杆的位置由角部转移到跨中.     

空心螺栓球节点网架杆件计算长度研究

根据杆件稳定系数及钢结构的柱子曲线计算理论,通过对空心螺栓球接点网架斜轴心受压斜腹杆的稳定系数计算,并采用正放四角锥网架进行模型试验分析,对空心螺栓球接点网架斜腹杆的计算长度系数进行研究,给出了理论计算结果及试验结论,供设计人员采用.     

中小型火车站站房屋盖结构简化计算方法

中小型铁路车站站房候车大厅常采用上部为正放四角锥网架屋盖,下部为钢筋混凝土框架结构的结构体系.以沪昆高铁平坝南站站房为例,采用3D3S结构设计软件分别建立了站房整体模型与网架单独模型.通过在下部简化结构模型的各柱顶施加单位水平力,计算下部结构柱顶的水平刚度,引入这一刚度进行网架单独建模.对比分析了网架结构单独模型与整体模型的跨中挠度、支座反力和杆件轴力.研究表明,提出的单独网架模型与整体网架模型相比,网架结构受力性能非常接近,下部结构支座反力的偏差也在可接受范围内,验证了引入下部结构刚度的网架结构简化计算方法的合理性.     

不同支座约束下网架结构的动力特性对比

为了论证网架在设计时应与下部结构进行整体计算的必要性,以三种支撑下(刚铰支座、弹性支座和柱子支撑)的双层正放四角锥矩形网架为研究对象,应用ANSYS对多个网架结构的挠度、压杆、拉杆进行对比研究,得出如下结论:刚铰支座与弹性支座、整体分析网架的杆件动静力分布规律截然不同,必须考虑下部结构刚度对网架杆件受力的影响,不可简单地简化为刚铰支座,否则设计极不安全; 以弹性支座网架模型代替整体分析网架模型有一定的可行性,二者在内力分布及大小较相近,但也有不少杆件应力偏差较大.     

防屈曲耗能支撑在三边简支网架结构中的应用研究

采用SAP2000V14.1对防屈曲耗能支撑在矩形平面三边简支一边自由的斜放四角锥网架结构进行了弹塑性时程分析。在难以直接比较多方案网架结构减震优劣的情况下,提出了以综合轴力减震值作为进一步的比较指标的方法,并用此方法对9种防屈曲耗能支撑替换方案的减震效果进行了对比分析。得出了较优的替换方案。为今后该类网架结构的耗能减震设计提供了参考依据。此外对结构不同部位的动力响应也作了分析。     

火灾下大空间铝合金网架受力性能

针对铝合金空间结构抗火性能较差的问题,以正放四角锥铝合金空间网架为对象,基于实用大空间建筑火灾空气升温经验模型模拟火灾温度场,采用增量法对各构件的温度进行计算,利用ANSYS WORKBENCH构建铝合金网架遭受火灾温度场的有限元模型,研究铝合金网架在火灾下不同时间段的受力效应和变形特征;并利用有限元的手段,对比分析了铝合金网架和Q355普通钢网架在火灾下的受力性能。研究结果表明:铝合金网架在火灾升温60 min时温度达到峰值,最大温度应力主要集中在角部支座附近,其变形特征为整体向上起拱;铝合金网架从角部杆件发生局部破坏,随后造成整体变形过大而导致整个网架的坍塌破坏;铝合金网架在常温下受力性能优于Q355普通钢网架,但火灾下受力性能劣于Q355普通钢网架,工程实践中应根据结构的使用功能合理选择结构的材料。