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第十二届空间结构学术会议

第十二届空间结构学术会议

  • 召开年：2008
  • 召开地：北京
  • 出版时间： 2008-11-11

主办单位：中国土木工程学会;中国建筑科学研究院

会议文集：第十二届空间结构学术会议论文集

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  • 摘要：本文对《空间网格结构技术规程》的编制情况进行了系统的介绍。规程编制的主要工作与内容是将原《网架结构设计与施工规程》JGJ 7-91与《网壳结构技术规程》JGJ 61-2003二本规程从技术上合二为一，并与新颁布的有关规范标准协调一致；增加了立体管桁架与张弦立体拱架、预应力网格结构计算与节点、铸钢节点、销轴式节点等方面目前国内空间网格结构发展方面一些新的技术与内容；以网壳规程中焊接空心球节点设计承载力公式为基础，给出了改进的空心球节点拉弯、压弯设计承载力公式；反应了最新空间网格结构方面的构造设计与施工技术要求。
  • 摘要：结构概念之美在于其对于事物本质的简练表达及其在实际工程中的广泛应用。本文介绍了结构概念研究的重要性，讨论了结构概念的来源及其特点，并且探讨了对结构概念进行研究及应用的途径。文中用具体的例子表达了在结构概念的范畴中科研，工程实践和教学可有机地结合在一起，对这个有机体研究所取得的成果要远较对三个角度的独立研究更具价值，在这一过程中任一单项的研究都可以从其它两项中获益，其研究成果也同时带动其它两项的进展。
  • 摘要：索穹顶结构是Geiger根据Fuller的张拉整体结构思想开发的一种新型预应力空间结构，该结构具有构造轻盈，受力合理，结构效率高和经济等特点。传统的索穹顶结构表面铺设膜材料，出现的主要问题有：膜材料价格贵，防火性能差，难以消除雨噪声，保温隔热性能差，且裁剪铺设工艺相对复杂等，这些问题一定程度上阻碍了索穹项结构在我国大陆地区的工程应用。为了解决这些问题，本文提出了一种由索穹顶与单层网壳组合的新型空问结构形式，该结构可充分利用轻型、高效、通过预应力成型的索穹顶结构特性，又可发挥单层网壳便于铺设刚性屋面板的优势，具有较好的工程应用前景。论文对该种新型组合结构形式进行了探讨，基于索穹顶现有结构形式，提出了四种索穹顶与单层网壳的组合结构。并以葵花型索穹顶与单层网壳的组合结构为例，分析了该结构在均布荷载和集中荷载作用下的内力和变位规律，得出了一些结论。本文研究可为我国索穹顶结构的应用提供一种新的结构形式和实践途径。
  • 摘要：以半刚性节点单层球面网壳的非线性有限元可靠性分析为研究对象，利用0penSees提供的零长度单元(Zero-LengthElement)模拟半刚性节点，并应用TCL／TK语言编制了半刚性节点的自动生成程序；将OpenSees提供的光滑材料模型、改进和新的算法引入半刚接节点的单层球面网壳的非线性可靠度分析当中。通过应用光滑的Bouc-Wen模型材料解决了由于约束函数不连续的梯度而导致搜索方法的不收敛问题；通过修正已有的算法和引进新的算法解决了由于试算点离失效域太远，而使得结果不能数值收敛的问题。首次将Polak-He算法应用到半刚性节点的单层球面网壳的非线性可靠度分析当中；结果发现Polak-He算法是一种高效算法；在单层球面网壳的可靠度分析中考虑半刚性节点是很有必要的。
  • 摘要：螺栓球结点为一种典型的半刚性节点，它具有一定的转动刚度，这种半刚性节点的网壳也具有一定的抗弯承载力，
  • 摘要：为研究冲击荷载作用下网壳结构的动力响应，应用有限元软件ANSY/LS-DYNA建立60m跨度K8型单层球面网壳的冲击模型并进行数值分杯.结果表明：冲击荷载为三角形脉冲击荷载,冲击持时短，冲击凹陷区之外结构响应很小。在上述基础上，对135个KS型网壳算例进行分析,研究表明：网壳竖向变形和主要杆件受力随着冲击质量与速度的增加而增大，当质量与速度增加到—定值后，二者均不再变化。
  • 摘要：采用考虑材料损伤累积影响的荷载域全程分析方法，对大跨度单层球面网壳在强震下的失效进行了研究。考察了大跨度单层球面网壳在强震下失效时刻的结构响应指标随矢跨比、跨度、屋面质量等参数变化的规律，分析了失效极限荷载受这些参数变化的影响。通过分析发现，单层球面网壳在强震下具有良好的抗震能力，破坏模式基本属于动力强度破坏范畴。
  • 摘要：本文针对大跨空间结构地震激励输入多维多点的特征，从理论上研究了在同时考虑行波效应、部分相干效应、局部场地效应和三维地震激励下将虚拟激励法应用到大跨空间结构地震响应分析的基本方法和计算公式，并探讨了实际计算中相关问题的技术处理方法。
  • 摘要：本文基于网架大跨维修机库的动力特性和地震响应特征分析，提出了结构隔震控制策略，考虑采用三维复合隔震技术以降低结构的地震响应。针对一120m跨网架结构机库，利用课题组开发的摩擦-弹簧三维复合隔震支座(3DSIB)的理论模型，设计了三类支座以解决其隔震问题，通过对支座布置方式的比较和优选，确定了合理的隔震方案，并考察了结构的隔震效果。
  • 摘要：总结了国外学者对结构的届曲分析理论研究成果，讨论了多自由度离散系统的初始几何缺损描述和表示；指出单参数系统的基本方程中必须考初始缺损影响和广义位移二阶量和二阶量以上的高阶量；提出系统是否发生屈曲应通过跟踪轴压力一等效屈曲位移(Naxi-U'bkl)路线才能判断。本文提出的方法可用于结构系统的屈曲分析。
  • 摘要：本文在用自编的前、后处理程序，提取了最大节点位移、应变能、进塑性杆件比例等多项响应指标，并绘制了这些指标随激励幅值增大的变化曲线，分析了结构在不同方向、不同频率简谐荷载下的响应规律，在此基础上进一步分析了结构在不同方向地震波作用下的失效模式。评定了两种不同类型单层鞍型网壳结构在强动力作用下的性能，总结了结构的破坏模式及其各自响应特征，剖析网壳结构的失效机理。给出一些对工程实际有益的建议。
  • 摘要：由于稳定性对单层网壳结构设计起到控制作用，因此在正常使用状态下，往往可以忽视强度问题，而将网壳的杆件调整成一两类截面，以达到美观的效果。但按照弹塑性稳定性方法验算时，截面的一致性会导致杆件的应力水平处于不均匀状态，在临界状态下，往往会有部分杆件先于其它位置过早进入塑性，使得结构在较低的临界荷载下丧失稳定性，这是传统的弹性全过程分析无法预测发现的。为了解决这一问题，本文基于有限元软件ANSYS，采用弹塑性全过程分析方法，针对200余例单层球面网壳结构开展系统的参数分析，通过对结构极限承载力，屈曲模态，塑性发展状况的跟踪分析，总结出网壳结构主要的失稳模式，并着重指出了一类极端现象一提前失稳问题。在此基础上，重点分析了此类失稳模式的失效机理并提出改进方案，同时对改进方案进行对比分析，提出基于弹塑性稳定性分析方法的网壳结构稳定性合理化设计方法。
  • 摘要：提要 本文介绍了一种通过设置局部加强环来保证网壳结构在支座减震分析中的安全度的方法，即通过增大单层球面网壳结构最外一环或几环杆件的截面达到提高减震结构整体刚度的目的。在减震分析中，将结构的支座设置成弹性支座对结构进行减震控制。随着弹性支座的刚度的改变，分别比较了网壳结构在局部加强前后的静力稳定性和减震效果。结果表明：局部加强环可以明显提高减震结构的安全度，并且可以获得良好的减震效果。
  • 摘要：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。
  • 摘要：在介绍群搜索优化算法基本原理的基础上，给出了该算法用于结构离散变量优化设计时的实现方法，采用群搜索优化算法分别对平面和空间桁架结构进行了离散变量的截面优化设计，并与标准的粒子群算法及其改进算法的计算结果进行了比较，计算结果表明当群搜索优化算法用于离散变量的结构优化时具有较好的收敛精度和较快的收敛速度，特别是当自变量维数增多时群搜索算法比的收敛性表现的更优。
  • 摘要：提要 针对基布存在的典型问题，以高强低收缩涤纶纤维为织造原料，选取典型的元组织结构，配合不同的织造工艺参数，比较了结构参数和纱线线密度对膜材拉伸断裂强度、断裂伸长率、撕破强度、剥离强度等力学方面的实验结果，探讨了二者对膜材性能的影响规律。以氟聚合物与纳米级无机氧化物为原料，利用涂层法在PVC膜材表面构筑微米一纳米疏水粗糙表面。通过测定不同条件下分散液和面涂剂的吸光度，探讨了纳米无机氧化物粒子在有机溶剂及面涂剂中的分散性，得到了最佳分散工艺。经STM观测，纳米粒子在有机溶剂中的粒径约为50～80nm，在涂层剂中的粒径基本在100nm内。最后结合原子力显微镜(AFM)初步探索了本研究构筑的微米-纳米粗糙结构的尺寸对PVC膜材自清洁性能的影响，得到自清洁性能优异的PVC膜材。
  • 摘要：与充气式膜结构相比，弹簧支撑枕式膜结构在造型、资源消耗、安全性等方面都具有优势。本文针对弹簧支撑ETFE枕式膜结构，首先回顾了相关的研究背景和应用历史，然后对其结构原理、结构形式和技术特点作了介绍，开展了结构模型试验。试验内容包括膜面材料拉伸试验、膜面形状测试试验、加载试验和自由振动试验，为后续的研究提供试验依据。
  • 摘要：提要 目前在索膜结构找形和荷载分析中空间薄膜单元和空间索(杆)单元之间共享节点，即把协同工作问题简化为公共节点处的位移协调问题，对实际存在的摩擦接触问题未予以考虑。而实际工程中，索膜结构在荷载作用下将经历大位移、大变形，具有极强的几何非线性，各类索与膜之间接触并产生相对的滑动。索与膜之间通过摩擦接触作用传递相互作用力来实现索与膜的协同工作。基于摩擦接触的索膜协同工作分析是难点问题。本文通过查阅相关中外文献，论述了研究工作的重要意义，分析了索膜协同工作的研究现状与存在问题，并指出了今后研究的重点。
  • 摘要：本文基于势流体的基本方程和结构的动力方程，提出利用有限元方法研究气枕式充气膜结构模态分析的方法。由理想气体的状态方程推导了适用于充气膜结构数值计算的可压缩气体状态方程.同时根据文中提出的方法，对国家游泳中心气枕式充气膜结构进行了模态分析并提取了气枕式充气膜结构的前100阶振型，为今后的气枕式充气式膜结构动力学分析奠定了基础。
  • 摘要：本文对伞形膜结构，包括单伞和双伞，进行了多目标形态优化分析。以刚度最大，应力分布最均匀及支反力最小为优化目标，以高跨比、索膜预张力密度比等无量纲量为优化变量，并采用多目标遗传算法求解，得到Pareto前沿。对Pareto前沿对应的优化变量及目标函数进行进一步研究，总结内在规律，从而为伞形膜结构的形态设计提供了具体、明确的依据。
  • 摘要：索杆梁结构的典型代表之一是车辐式索桁结构，它主要由外压环、内拉环以及连接内外环的索桁结构组成。本文基于平衡矩阵理论对索杆结构或索杆梁结构初始预应力态进行求解，在有限元软件中以索和杆的设计内力为目标，通过力的迭代和更新结构的模型获得更准确的初状态。该初状态可考虑弹性变形和自重等荷载的影响，且其几何位形可满足设计要求。根据结构的初状态及其计算模型即可确定零状态梁的加工位形以及索和杆的下料长度。
  • 摘要：索膜结构是一种柔性结构，必须通过施加预应力才能抵抗外荷载作用。对于施加预应力后结构的形状求解问题，国内外的学者已经提出了很多切实有效的方法。但是对于索膜结构施工过程中结构的内力与变形计算这一关键问题，由于体系中存在刚体位移、机构运动、弹性变形的耦合作用，传统的有限单元法不能有效的解决。本文基于动力松弛法对索膜结构的施工过程进行了数值分析，取得了很好的效果。索膜结构在进行找形分析时，首先确定建筑设计要求的关键点或特征点坐标，然后制定合理分布的预应力，之后进行迭代计算得出满足平衡方程的结构位形，最后通过预先制定的预张力和平衡位形计算出构件的放样长度。索膜结构的施工张拉分析是这一过程的逆过程，对于处于零状态的张拉结构施加预应力并监测其内力及其位形的过程。动力松弛法已经成功的应用手索膜结构的找形计算，但应用其进行施工过程计算还是首次。
  • 摘要：索支撑单层网壳是一种适合于玻璃采光顶特点的新型结构形式，其基本构成为刚性的平面四边形网格和沿网格对角线设置的交叉拉索，属于典型的由刚性杆件和柔性索组成的混合结构。由于该体系网格构成的特殊性，本文首先对这种新型结构体系的网格构成方法一表面平移法，进行了详细介绍；其次，推导了基于连续壳体理论的索支撑单层网壳结构线性屈曲荷载计算公式；最后，利用有限元分析软件ANSYS对该结构进行了考虑材料与几何双重非线性的全过程分析，从而研究了结构的稳定性能，并通过对索支撑单层网壳，以及去掉拉索之后的四边形网格网壳极限承载力的对比，系统的总结了拉索在结构体系中的作用，以指导工程实践。
  • 摘要：体内张拉成形空间网格结构是由上弦梁、下弦、腹杆和侧向连接构件组成，并通过对下弦管内的索施加预应力张拉成形进而改善结构受力性能的自平衡体系。尤其是它独特的下弦构造使其区别于以往传统的网格结构，也正是由于其独特下弦构造和张拉过程，使整个结构的内力分布也有其独特的特点。本文针对该结构的下弦形式进行了适当改进，分析了改进后的下弦形式对结构的受力性能产生的影响，并与原结构进行对比分析。
  • 摘要：随着膜结构行业的深入发展，普遍发现膜材基本性能的研究尤其是力学性能的试验研究的匮乏已经成为制约国内膜结构行业蓬勃发展的因素之一。本文首先通过试验，测试PVC膜材Farraril002的单、双轴弹性模量和泊松比，然后采用目前常用的有限元分析软件Ansys，考察单、双轴试验得到的弹性模茸的有限元分析结果的差别。结果显示双轴弹性模量计算得到的最大位移、最大和最小应力均大于单轴弹性模量的分析结果，而且差别均达到百分之十以上。理论上，由于膜材的各向异性，双轴弹性模量得到的结果更接近工程实际，本文的工作为更精确的膜结构计算分析方法提供参考依据。
  • 摘要：本文主要研究PVC膜材Farrari1202和Farrari1002，通过对相关力学性能指标展开大量试验研究，得到与抗力密切相关的材料强度分布模态和强度标准值。应用基于概率的结构可靠度分析的方法，应用简化分析方法求得了现行膜结构规范规定的安全系数所对应的膜材抗力分项系数。采用“校准法”，求得现行安全系数对应的结构失效概率，摸清现行规范结构设计的总体可靠度水平，据此确定新的目标可靠指标，通过反演计算和综合分析，找出校准点，提出了膜结构的目标可靠指标和抗力分项系数建议值。
  • 摘要：作为一种轻巧、高效的大跨结构，张弦拱架目前已有广泛的应用。本文通过相关的模型试验，对张弦拱架的静力性能作了深入的分析，并采用基于连续化假设的简化计算公式对试验所得的结论进行了解释与扩充。试验内容包括：(1)张拉过程中，张弦拱架的位移、内力反应；(2)受均布荷载时，张弦拱架的内力、位移反应；(3)在活荷载半跨分布下，张弦拱架的内力、位移反应；(4)在均布荷载作用下，结构的破坏模式以及对应的极限承载力。试验结果表明，张弦拱架在均布荷载作用下有着较好的受力性能，在实际使用中应当避免不对称荷载的出现。
  • 摘要：本文对张弦拱结构的动力特性进行了系统研究。根据索与拱的受力特性与变形协调关系，推导了张弦拱结构的动力平衡微分方程。根据该结构在对称振型下索力与拱轴力变化的特点，对对称振型采用多项正弦函数来逼近，并采用伽辽金法求解张弦拱结构的振型与频率。为便于工程应用，给出了张弦拱架动力特性的简化计算公式，对理论计算结果与有限元．分析方法以及试验实测进行了分析比较，证明本分析方法方便、直观，准确地描述，张弦拱的动力特性。最后依据张弦拱结构的结构参数变化对动力特性进行讨论，并给出了几个有用的结论。
  • 摘要：本文介绍了作者近年关于织物膜材力学性能试验研究的相关工作，并概要介绍了国外在此领域的研究，对膜材研究和膜结构工程设计具有重要意义。
  • 摘要：本文基于Reynolds时均N-S方程和K-ε模型对鞍型屋盖结构的平均风压分布进行了数值模拟，采用有限体积法对控制微分方程进行离散，并采用SIMPLE压力校正算法来实现非线性方程的迭代求解。数值模拟结果与风洞试验结果进行了比对分析，两者吻合较好。
  • 摘要：针对薄膜结构流固耦合问题，提出了一种更为实用的简化数值模拟方法。该方法的基本思想是，先将结构响应分为平均响应、背景响应和共振响应三部分，再针对这三种响应分量的不同性质，采用不同的求解方法，以达到尽量减少CFD运算时间的目的．应用上述简化数值模拟方法对单向柔性屋盖和鞍形膜结构屋盖进行了分析，并将计算结果与直接数值模拟方法对比，验证了简化数值模拟方法的精确性和高效性。
  • 摘要：研究大跨柔性空间结构的表面风压和流固耦合风效应。引入流体运动控制议程和大涡模拟湍流模式，提出风与结构的流固耦合议程的迭代求解过程。提出张拉索膜结构的加载预应力态、稳定态和耦合态等三个受载状态概念和统一形式的结构风效应的数值计算和比较。研究发现，动力响应时域方法和单向耦合舁法的结构平均位移计算结果基本相同，但前者的结构风振系数较大。双向耦合算法的结构平均位移计算结果小于前两种方法，但风振系数在三种方法中最大。
  • 摘要：针对伞形膜结构，将有限元计算中获得的膜结构几何模型导入流体域，通过网格划分建立了膜结构绕流的流体计算模型，采用完整的雷诺应力模型(RSM)实现了对膜结构绕流流场的数值模拟。数值计算结果描述了伞形膜结构风何载的分布特征。通过与已有的风洞试验结果进行比较发现，数值模拟可以很好地反应膜结构表面的风荷载分布，为工程设计提供有价值的参考。对于底裙开敞的膜结构，必须同时考虑顶面和底面的风荷载分布，否则是不安全的。数值模拟可以同时提供底裙开敞的伞形膜结构顶面和底面的风荷载分布，为风洞试验提供一定的补充。
  • 摘要：基于数个穹顶屋盖的风洞试验，表明在屋盖局部的风压时程存在非高斯特性，特别是屋盖迎风前缘与尾流区。常规的风致响应计算都忽略了局部的非常斯特性，为了研究这种局部非高斯特性对屋盖风振响应的影响，本文基于谐波迭代法以谱矩阵为目标，谱特性与空间相关性与风洞数据一致的基础上，模拟完全高斯风压场，并比较了在高斯场及局部非高斯情况下网壳的风致响应，包括节点位移、单元内力及支反力。结果表明，虽然局部非高斯风荷载不会明显影响大部分杆件应力及结点位移，但会影响在该非高斯场区域附件的变形和杆件应力，这也是与漩涡作用不可分割的。
  • 摘要：本文基于任意拉格朗日-欧拉描述(Arbitrary Lagrangian-Eulerian，ALE)及耦合方程的迭代求解理论，借助相关软件实现了张拉索膜结构流固耦合风致响应的数值模拟。求解了首都国际机场南线收费站在风场作用下位移及内力响应的瞬基解，结果表明结构在承受突加风荷载后，短期内会出现一个远大于稳定后响应的“峰值响应”。
  • 摘要：流固耦合(FSI)是目前很多领域研究的热点和难点之一。与国外相比，国内在该方面的研究相对滞后或片面。本文对FSI研究现状和意义、流体力学基本理论、流体力学有限元、FSI理论和分析方法等内容作了介绍，探讨了强耦合和弱耦合算法，为流固耦合理论数值模拟提供理论和方法的指导。
  • 摘要：针对二维／三维内外流场和流固交界面处的网格剖分问题，基于形式代数和映射理论，提出虚拟结构化映射的网格生成新型方法。在虚拟规则多边形上建立虚拟网格，利用函数建立对应的映射关系，把虚拟网格映射到真实的流固边界网格上。引入位移映射关系，设定流同交界面处合理随机位移，进而提出流体域的网格更新办法。该方法不改变原流固交界面的拓扑关系和数据交换格式。文中分别以二维和三维管道的内部流体计算域、二维和三维建筑物体的外部流体计算域为算例，验证所提出的网格生成和更新方法，并统计分析网格生成质量和更新后的网格质量。分析表明，运用本方法可得到流体域较高质量的初始网格单元，且经更新后的流体域网格不会发生畸变，网格质量保持良好。
  • 摘要：基于风荷载数值模拟，对体育场挑篷结构进行时程分析，获得结构风振响应。由于结构在风荷载作用下产生较大的振动，本文采用粘滞阻尼器对结构的风振响应进行控制。结果表明，设置粘滞阻尼器后，结构节点位移、加速度和杆件轴力都得到了明显的控制，同时对粘滞阻尼器在挑篷结构中的减振控制进行了参数研究。
  • 摘要：大跨度混凝土密肋式折板壳结构，是结合折板和密肋楼盖的优点而发展起来的新型混凝土空间网格结构，具有结构高度小、空间通透、施工方便等优点，其典型的结构单元可以认为是人字形双坡结构，通过切割和组合，可得到这种结构的丰富造型。本文采用有限元分析方法，详细讨论了投影平面边长比、矢跨比和脊线刚度等因素对人字形双坡结构内力和变形分布的影响，分析表明，壳体的变形和内力分布与拱壳类似。文中还介绍了这种结构在遵义市长征镇政府3号办公楼屋盖工程中的应用情况，表明其具有优良的技术经济指标。本文的结论可以为类似工程的应用提供参考。
  • 摘要：本文从振动与舒适度的关系以及振动在人机工程学方面对人的影响出发，综合国内外的文献资料以及各种振动舒适度标准和规范，选取了适合大跨度楼面结构振动舒适度的评价标准。并针对高速列车穿越引起的振动下站房结构舒适度的问题，对车辆-等效桥梁耦合系统以及桥梁-站房系统进行了求解，通过对列车激励对站房结构影响的计算结果分析，使用该评价标准对站房楼板舒适度进行分析评判，为第三代铁路客站工程建设提出建设性的指导意见。
  • 摘要：从被动控制机理，系统介绍被动控制技术在大跨空间结构中实际工程应用情况，可为工程设计提供参考；并探讨被动控制技术在大跨空间结构应用中所面临的主要问题及发展方向。
  • 摘要：空间结构在理想状态下，其形态设计应是力学与美学的和谐统一。本文从系统的研究工作出发，阐述了空间结构形态的相关问题。首先在建模工作中，针对自由曲面形态，提出了三类实用化数字化建模方法，有利于提高自由曲面网格结构的设计效率，增强网格结构建筑形态与结构形式的创新性。随后，在结构形态的几何分析方面，针对基于环形连杆机构的可展结构，基于Double Chain连杆机构的可展结构以及四连杆机构组合单元的折叠结构，研究其运动及形态特征，同时探讨了在可开启屋盖结构中的应用并通过物理模型进行了初步的验证。最后介绍了网壳结构的折叠展开式施工技术，利用机构运动所带来的形态变化有效地革新了传统的施工方法，在实际工程中已得到成功运用。
  • 摘要：提要 Spearman秩相关系数是非参数统计中用来度量变量之间的相关性的重要方法。本文介绍了Spearman秩相关系数的定义及计算方法，阐明了有限元软件ANSYS基于Spearman秩相关系数的灵敏度分析基本原理，然后应用ANSYS对一个Schwedler型单层网壳进行了灵敏度分析，得出了该类型网壳的几种结构响应对于杆件的灵敏度值，将不同位置杆件对于几种结构响应的影响程度进行了量化，具有一定的工程应用价值。
  • 摘要：螺栓球节点网壳通常被认为是铰接网壳，认为其不具有抗弯能力而不被实际工程所采用，但实际上，螺栓球节点网壳并不是理想的铰接节点，它具有一定的转动刚度，是介于铰接和刚接之间的一种半刚性的节点。为能够较准确的得出螺栓球节点的弯矩--转角曲线，本文通过在ANSYS中数值模拟和试验方法，研究了螺栓球节点的弯曲刚度特征，得到了节点的弯矩--转角曲线，数值模拟与试验结果吻合较好，表明了这种数值模拟方法是模拟螺栓球节点受力性能的一种正确有效的方法，从而为螺栓球节点及其它半刚性节点的设计与应用提供参考。
  • 摘要：网架结构经常遇到超荷载状态，为提高网架结构的结构安全，本文引入能量原理，探讨能量流动对判别网架结构防倒塌的途径。从考察网架结构在超荷载情况下的能量流动出发，考虑网架结构杆件以及节点的能量流动状况，建立网架结构的能量流动网络。比较各杆件和节点的能量流动方向及大小，按图论方法得到网架结构内能量流动的关键路径，即结构的最大传力途径；通过比较不同杆件对结构系统总体应变能量的大小，确定结构杆件的重要性；通过跟踪结构杆件的破坏顺序以及结构杆件重要性的变化，确定网架结构超荷载作用下那些杆件需要加强。通过一个网架结构的算例分析，证明这种方法可以考虑网架结构载超载作用下确定网架结构的杆件重要性、最大传力途径以及最重要破坏模式。
  • 摘要：基于概率的“以性能为基础”的设计思想，本文首先探讨了结构可靠度的分析方法；接着运用ANSYS对某网架结构的极限承载力作了计算分析;其次确定了结构极限承载力的统计参数；然后建立基于极限承载力一荷载效应的极限状态方程，并采用传统的结构可靠度理论计算出了结构的体系可靠度。算例表明，利用该方法来获得空间结构的体系可靠度具有简便、实用的特点，可为结构的设计、优化等参考。
  • 摘要：随着社会对能源、基础建设需求的日益增加，电力、煤炭、水泥等行业中大犁储煤、储料设施得到了很大的发展和应用。这些设施包括储煤罐、干煤棚、水泥储罐等，它们起到良好的防雨和环保的作用，带来了可观的经济效益和社会效益。由于储煤规模的需要，目前这类建筑通常都采用大跨度空间结构，十余年实践证明，电厂储煤结构已成为大跨度空间结构非常有特色的应用领域。
  • 摘要：大跨度结构自振频率分布密集，振型复杂，基于结构地震响应由结构基本振型控制的假定的推倒分析方法的适用性常常受到质疑。本文以某火车站站台雨棚大跨度拱形立体桁架结构为例，对大跨度结构竖向地震作用的推倒分析方法进行了研究，采用能力谱法确定了结构在竖向罕遇地震作用下的目标位移及塑性铰分布，通过与弹塑性时程分析结果的比较评价大跨度结构竖向地震作用推倒分析方法的适用性和计算精度。
  • 摘要：本文对大跨空间结构中粘滞阻尼器的位置优化进行了研究。首先从模态应变能和附加阻尼比的概念入手，提出了最大化所有替换单元的模态应变能百分比之和的优化思路，在此基础上建立了简单实用的优化数学模型。然后采用遗传算法编制了阻尼器位置优化程序VDLO(Viscous Dampers口Location Optimization)，并采用算例验证了程序的合理性。
  • 摘要：本文通过大型有限元分析软件ANSYS进行参数化编程建模和具体实例分析，对带有屈曲约束支撑的单层落地网壳的减震性能进行了分析。分别建立了椭球型和半球形的有限元分析模型，分析中屈曲约束支撑杆件采用理想弹塑性模型，对结构在三维El-Centro波和Taft波作用下进行动力响应分析。计算结果表明，屈曲约束支撑构件对网壳结构关键点的位移和杆件内力响应明显减小，约束屈曲支撑是一种良好的耗能减震构件，非常适用于大跨度空间结构，有利于结构抗震，可提高结构的安全性，建议进一步研究和推广应用。计算中对不同的布置方案进行了对比分析，找出了一定的规律，给出了主要的布置原则，为实际工程中心用提供理论依据。
  • 摘要：本文在K8型单层球壳(D=60m)中引进粘弹性阻尼器进行减振控制并从稳定性的角度进行了减振分析。分别对无控和受控网壳进行动力时程分析',对比了无控和受控情况下单层球壳的动力稳定性能；考察了初始几何缺陷以及不同地震动情况下的减振系数。研究结果表明：粘弹性阻尼器控制的单层球壳的动力稳定性能大大优于无控球壳；考虑初始几何缺陷时控制效果更明显；不同地震荷载作用下减振效果不同，但基本规律是：随着荷载幅值增大减振效果更明显。
  • 摘要：本文选取剪铰式可展结构为研究对象，围绕剪铰结构的几何构成及其力学性能展开分析。首先分析了剪铰结构的几何性质以及能够使结构自由折展的几何限制条件，模拟了剪铰结构的折展过程，并据此建立了可展结构的展开模型。以选取的剪铰结构模型为对象，讨论了网格高度、网格尺寸、大小变化、高跨比等参数变化对结构力学性能影响的规律，供工程实际参考。
  • 摘要：本文借助ANSYS有限元软件，研究空间钢管拱桁架组合结构体系在地震作用下的动力响应。结果表明：当地震的加速度峰值较小时，结构的特征响应随加速度的增加呈线性增加；加速度峰值继续增加，结构的部分杆件进入塑性，整个结构的振动平衡位置跃迁；当加速度峰值增大到临界荷载时，主桁架中部的杆件变形严重，结构整体失稳；当沿不同方向输入地震波时，X向输入时临界荷载最高；三向输入时临界荷载最低；Z向(竖向)输入时居中；主桁架倾角越大，结构的动力性能越好，临界荷载越高。在设计此种组合空间拱桁架时，建议主桁架的倾角应大于60°；由于阻尼耗散能量的作用，使得结构的临界荷载有所提高，增大幅度高达20%，但对结构变形的形状影响不大。
  • 摘要：弦支穹顶结构在强震下的动力失效机理，是其抗震性能研究的空白点。本文运用动力稳定理论和考虑材料几何双非线性的时程分析方法，以凯威特型弦支穹顶结构为代表，重点对矢跨比、网壳杆件截面、预应力水平等参数对弦支穹顶结构的抗动力灾变能力和动力失效模式的影响进行了研究。结果表明，不同矢跨比，结构将表现为不同的失效特征。网壳杆件截面的提高，将明显改善结构抗动力灾变的能力，只改变靠近外部几圈杆件截面也可以很好的改善结构的抗动力灾变性能。随着预应力水平的提高，结构破坏的突变性逐渐减弱，塑性发展逐渐深入，强度破坏特征加强。因此，选择合适的结构参数，对凯威特型弦支穹顶结构抗动力灾变十分重要。
  • 摘要：杆件有限元，这一国内外公认的计算杆系结构的精确方法，然而在分杆象锥体式网架，这类整体抗扭性能优越的杆系结构时，却往往失效，误差达百分之五十。其产生的原委，在文献(1)中，已从数学力学的理论源头，即从板壳及杆件单元位移函数之完备性进行了探讨。本文就锥体式网架的构造受力变形的特性，推导建立此类网架结构的类似弹性板的整体弯扭理论模型，并以网架的自然网络为步长，差分求解其位移、内力，并以传统方法及文献(2)实验数据进行比较。结果表明：新的理论模型计算方法与试验数据相互之间，吻合程度甚为理想，可作为工程应用和进一步的研究借鉴。
  • 摘要：摘要 根据ETFE薄膜的单向拉伸试验结果，对其屈服强度、抗拉强度、屈服点应变、断裂延伸率、弹性模量等力学参数进行综述，对不同温度及不同应力下ETFE薄膜的徐变形能进行分析，得到以下结论：(1)ETFE薄膜强度可由屈服强度、第二屈服强度和抗拉强度3项指标表示；(2)ETFE薄膜断裂延伸率达350％以上，但弹性阶段的最大应变量仅为约2％；(3)高温(40℃)或大应力(9MPa)时ETFE薄膜会发生持续的徐变现象；(4)ETFE薄膜结构设计时应控制应力使膜面不发生过大的徐变及塑性变形；(5)ETFE薄膜的焊接连接可满足强度要求。
  • 摘要：本文介绍了薄膜结构的分类、应用以及设计使用中需要解决的褶皱问题。不同于纯膜单元假定，采用薄壳单元模拟柔性材料的褶皱，不但能够获取膜材褶皱的区域，还能得到褶皱的具体形态，包括褶皱的波长、幅值、数量及方向等具体信息，准确预测薄膜结构的受力状态。本文基于薄壳单元，采用Ansys和Ls-Dyna联合模拟张拉式薄膜结构与气枕式充气薄膜结构在不同荷载作用下的受力形态，确定褶皱区域，模拟褶皱的具体形态，为后续研究奠定基础。
  • 摘要：本文将非规则张拉整体结构的找形问题转化为一个约束优化问题，并引入并行的遗传算法来求解这一优化问题。其中考虑了两种情况，第一种情况给定了构件的数量、初始长度、弹性模量以及它们的拓朴关系，唯一可以改变的是各个结点的初始空间位置：第二种情况则将构件的弹性模量也是可变量。通过算例表明，本文的方法可以找到大量自由形态的张拉整体结构，向时通过在遗传算法中设定合适的适应性评价标准可以找到最符合某些特定要求的张拉整体结构，提升了此类结构的实际应用价值。
  • 摘要：不考虑平面预应力索网大变形产生的几何非线性，只考虑预应力产生的平面外刚度，利用平面预应力索网在平面外荷载作用下产生的线性变形来确定双向张弦梁上、下弦的几何形状，从而完成双向张弦梁找形。该方法确定的双向张弦梁下弦拉索平衡荷载及上弦拱的作用在节点产生的节点力与外荷载作用相平衡，从而使上弦具有很小的弯矩。
  • 摘要：本文采用有限元方法，同时考虑几何和材料非线性效应，对一单榀张弦桁架结构在强震下的弹塑性动力变形性能开展研究。结果表明：随着加速度峰值的增大，该结构桁架部分的杆件塑性发展很快且程度较深，最后由于塑性大量发展导致结构位移过大而失去使用功能；在竖向加速度峰值为1000gal以内时，该单榀张弦桁架结构没有出现动力失稳现象；该单榀张弦桁架结构在800gal～1000gal峰值的地震波作用下，整体结构不会出现倒塌现象.
  • 摘要：本文采用考虑几何非线性的有限元法对索桁架结构进行形态分析，并编制相应的程序，结果表明该方法迭代步少，计算结果满足工程精度。在形态分析的基础上应用子空间迭代法对索桁架进行自振特性的分析，得到相应的频率和振型。
  • 摘要：体内张拉成形空间网格结构是由上弦、下弦、腹杆和侧向连接构件组成的一种新型空间结构形式，上弦环梁作为体内张拉成形空间网格结构中心的一个重要承荷部分，各个张拉单元在此交汇，与整体张拉成形方案不同，采用分批张拉成形方案时，节点位移由于批次的不同而必然会产生一定的位移超前或滞后，适当加强的上弦环梁会在很大程度上减弱这种位移的不均匀性，本文着眼于结构的实际应用，对上弦环梁对节点位移的影响作了较为详尽的分析。
  • 摘要：体内张拉成形网格结构新体系是在预应力拱架结构基础上发展的一种新型混合结构体系，本文提出新的成性理念，构造了平面结构一体内张拉成形屋架和空间结构一体内张拉成形空间网格结构两种形式，对该体系理论研究的基础上分别制作了跨度为6米和4．8米的两个模型，进行了试验研究，并与理论汁算作了全面的对比分析，验证了该体系不仅可行，而且构造简单、受力合理、施工方便、结构效率较高，值得研究和推广应用。
  • 摘要：椭球形弦支穹顶结构是弦支穹顶结构体系发展的一种新形式。本文结合常州体育馆的椭球形弦支穹顶结构，分析讨论了无初始预应力椭球形弦支穹顶结构在自重和恒载作用下，环索索力的分布规律，并基于此分析，对常州体育馆屋盖的布索方案及初始预应力涉及提出了一些优化建议，可供以后类似结构的研究和设计参考。
  • 摘要：本文对张弦拱结构的受力性能与分析方法进行了系统的研究。根据张弦拱结构的自平衡特点，建立索与拱的变形协调方程，给出了张弦拱结构的平衡微分方程。设定位移函数，用伽辽金法进行求解，以求得张弦拱结构的内力与变形，这一简化计算方法与非线性有限元分析方法，模型试验都进行了比较，证明本简化分析方法直观精确，可用于张弦拱结构的分析与计算。本文对张弦拱结构的静力性能进行了研究包括结构的线性性能，拱的弯曲刚度贡献，支座的水平位移等方面进行了概述与讨论。
  • 摘要：本文采用数值方法，对典型马鞍面封闭式薄膜结构的风致耦合作用进行了模拟研究，并对结构风致振动特性以及流场对结构振动的影响进行探讨。数值结果表明，结构的平均位移与结构形式、边界条件及风荷载分布有关；而脉动位移则与风场的涡形、演化规律以及结构形式的关系明显。由于空气与结构的相互作用，薄膜上由于气流作用出现“行波”。在低预应力条件下，薄膜上各部分的振动特性有明显区别，气流分离、漩涡脱落强烈以及“行波”尾端鞭梢效应明显的区域，脉动位移幅值及其振动频率较大。
  • 摘要：随着科学技术的发展和施工工艺的进步，各种外形美观、结构新颖的大跨度空间结构得到了广泛的应用。这类结构往往对风荷载十分敏感。其屋面几何形状对风压分布有着重大影响，不同形式的屋面，表面风压分布有很大区别；即使屋面整体形式相同，但由于其矢跨比㈣、长跨比(L／D)等几何参数的不同以及来流风的风向角的变化，也会使屋面风压分布发生较大变化。对此，目前尚无详细规范可依。本文回顾了几类典型空间结构的风洞试验，总结了这几类结构的屋面几何形状与风压分布之间的变化规律，为大跨空间结构风压分布规律确定及气动优化设计提供参考。
  • 摘要：本文针对大跨空间结构的风荷载和结构特点，在作者已提出的单一目标(就是等效目标，如某点位移或者某杆件内力)等效静风荷载分析方法的基础上，提出了多目标等效静风荷载的分析方法，该方法的基本思想是：将风荷载的本征模态和结构振型惯性力作为构造多目标等效静风荷载的基本向量，根据最小二乘法，得到基本向量的最优组合系数，从而得到针对多个等效目标的等效静风荷载。并将该方法应用于一单层球面网壳，结果验证了本文方法的有效性和精度。
  • 摘要：悬挑屋盖是大跨度屋盖结构的一种典型形式，具有风敏感的特性，且在强风作用下易发生风致局部破坏，因此有必要对其进行风致振动控制研究。本文根据悬挑屋盖结构表面平均风压分布的特点，近似将其简化为二维结构进行研究，基于二维悬挑结构模型，采用CFD数值模拟方法，研究了屋盖前缘设置导流板和通风孔两类气动措施对减少屋面风荷载的效果，并根据二维定常粘性分离流动理论探讨了气动减振的内在规律，可以为体育场悬挑屋盖外形的初步设计提供参考。
  • 摘要：大型电厂煤仓球壳由于其使用特点，周围往往存在多座同体量的大型建筑，由于风干扰引起的阻碍效应、夹道效应和尾流效应不容忽视。本文采用风洞试验、数值模拟和风振响应分析等方法，对某大型煤仓球壳的风致静力及动力干扰效应开展了研究。结果表明，风致静力干扰效应主要表现为前后壳体的遮挡效应，且主要对下游球壳产生影响。动力干扰效应主要表现为增大效应，当施扰球位于受扰球上游时，动力干扰效应最为明显。
  • 摘要：膜结构在荷载作用下的小应变，大位移特性使得其绕流风场的边界随时间运动。本文结合ALE描述方法，给出了了一种含运动边界的流场的数值模拟方法，即采用大涡模拟技术来求解脉动风场的运动控制方程，采用Winslow提出的等势算法．重分网格，处理由于运动界面导致的流场内部网格畸变问题，采用基于单元相交的算法守恒重映网格重分前后的物理量．并规划出程序框图，自行编制程序以完成数值计算。为膜结构的耦合风振响应计算迈出关键的一步。最后采用平屋盖膜结构作为几何模型，膜面的运动采用膜结构自振模态，将其置于定常来流风场中，计算该结构绕流风场，并总结了计算中存在的问题以及进一步的研究方向。
  • 摘要：从结构抗风基础理论出发，提出结构风敏感度概念。其核心思想是综合考虑脉动风荷载的气动特性和结构的动力特性，通过理论推导定义风荷载与结构之间的尺度效应、频率效应及模态效应等三个主要参数，从定量的角度对结构风敏感性做出刻划。风敏感度概念的提出为解决大跨空间结构的抗风设计问题，构建结构抗风设计统一理论奠定了基础。利用风敏感度对结构进行分级，可以使现有各种抗风设计方法更具针对性。
  • 摘要：基于神经网络方法和状态预测补偿法，提出应用于含时滞空间结构振动控制的新方法。运用单个神经网络代替由两个神经网络组成的控制系统，以减少时滞产生环节和系统时滞。构造了基于神经网络的多步预测时滞补偿策略。研究表明，本文时滞补偿策略可有效运用于受不确定性外界荷载作用的多自由度大跨空间结构的风振控制，且不依赖于实际中难以获得的被控系统的精确数学模型；经时滞补偿后的结构振动控制效果优于未经时滞补偿的控制效果。
  • 摘要：对于网壳结构的抗风性能研究以往大多针对单层网壳，而实际工程中应用较多的则是双层网壳，因此有必要研究双层网壳的风振性能和抗风设计方法.本文以实际工程为例，对双层球壳结构的风致动力响应特性进行了系统研究，结果表明对于刚度较大的双层球壳，脉动风响应以背景分量为主，结构对风荷载的动力放大作用可以忽略不计。在此基础上以脉动风荷载均方差作为基向量，提出了一种不同于现行规范的等效静风荷载表达方法。
  • 摘要：现代楼面结构由于底部大空间的需要，使得楼面结构跨度越来越大，楼面的竖向自振频率越来越低。在人行激励下有可能产生较大的动力响应，从而引起楼面人员的不舒适。本文首先对历史上振动舒适度的评价标准进行了归纳总结，并归纳出适合楼面结构的舒适度评价标准;提出了行走激励的力学模型，并在结构振动舒适度计算参数的选取上做了归纳说明，最后对武汉站大跨度楼面结构在行走激励下引起结构的振动加速度进行了计算，并进行了相应的舒适度评价。
  • 摘要：大型三维CAD软件平台的推广，使CAD仿真技术近年在钢结构工程领域得到初步推广，文章结合三维CAD技术在复杂钢结构工程中的应用现状，分别从钢结构计算分析、施工图设计、加工制造、施工安装等全过程环节探讨了其技术应用，分析了其技术优势和技术特点，探讨了三维CAD技术在复杂钢结构工程中的发展方向。

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