球面网壳

摘要： 论述了某体育馆比赛馆屋面网壳的设计思想,对三向及角锥网格和二向及平面桁架网格进行了比较,采用MSTCAD和有限元软件ANSYS对网壳进行了静力分析和整体稳定性分析,研究了不同边界约束下支座的受力模型和设计,并提出了在大跨度网壳设计中应予以考虑的若干关键问题。

摘要： 以某超大展馆为例,阐述了在大室内空间里搭建球体建筑造型,编制球体结构选择、球体结构布置及实施、球体外壳GRG安装施工工艺以及球体内部隔音及吸音控制,实现了超大型半球体一个沉浸式的小影院.

摘要： 网壳结构的设计由重力荷载和初始几何缺陷共同作用下的整体稳定性控制,而结构的初始几何缺陷形状和最大值是未知的.采用联立自回归模型分别对球面网壳和柱面网壳结构的初始几何缺陷进行建模,研究空间相关初始几何缺陷对结构整体稳定极限承载力概率分布和可靠度的影响.评估杨氏模量对不同荷载工况作用下极限承载力概率分布和可靠度的影响.在永久荷载与雪荷载作用下,杨氏模量的影响可以忽略不计;如果各节点初始几何缺陷标准差的最大值等于1/2或1/3规范推荐的初始几何缺陷最大值,按规范中安全系数满足2的规定进行设计,结构的失效概率约小于6.5×10-5;若安全系数取1.5,结构失效概率约小于5.1×10-4.考虑永久荷载与活荷载的组合时,如果各节点初始几何缺陷标准差的最大值等于1/2或1/3规范推荐的初始几何缺陷最大值,安全系数取2时,网壳结构的失效概率均可忽略不计;若安全系数取1.5,球面网壳及柱面网壳的失效概率分别小于10-7和10-6.即若达到规范采用的可靠度,规范中的安全系数也许可降低至1.5且可针对不同地区确定不同安全系数值.

摘要： 大跨度单层网壳具有冗余度低,敏感性高等缺点,地震作用时重要构件失效后结构的抗倒塌机理值得关注.基于ABAQUS软件,在验证后的有限元模型基础上,以矢跨比1/6的K6型单层球面网壳为对象,分析重要杆件失效工况下结构的抗震倒塌机理.结果 表明有限元结果与试验结果总体吻合较好,分析模型可靠.K6网壳在地震作用下发生重要肋杆失效后的倒塌模式为,以失效肋杆为对称轴,与下端相连节点产生较大位移后,引起局部区域形成对称破坏,该破坏继续扩展最终导致整体结构完全坍塌.

摘要： 国内外针对大跨度单层网壳抗连续性倒塌性能与抗震性能的研究历经数十年,形成了明晰的设计思想,但在二者之间相关性方面的研究相对较少。基于ABAQUS软件,以矢跨比1/6的K6型单层球面网壳为对象,分析结构的抗连续倒塌与抗震性能的相关性。结果表明,抗震与抗连续倒塌分析两种工况下的重要杆件存在部分重合、部分独立的相关性,重合杆件占比为综合重要性杆件的56.25%,独立杆件占比为43.75%,K6网壳重要杆件之间的相关程度较高。抗震分析时结构破坏面积比抗连续倒塌分析多约20.5%.

摘要： 大跨度单层网壳具有冗余度低,敏感性高等缺点,有必要对其开展抗连续倒塌研究。基于ABAQUS有限元软件,以矢跨比1/6和1/8的K6型单层球面网壳为对象,评估各杆件的重要性。在此基础上进行重要构件失效后的连续倒塌分析,考察不同矢跨比下K6网壳的抗连续倒塌性能。结果表明,K6-6和K6-8网壳的杆件重要性分布基本一致,顶点与支座中间区域的肋杆综合重要性系数最大,环杆次之,斜杆最小。随着矢跨比的减小,重要肋杆和环杆的分布逐渐远离中心节点。K6-8网壳和K6-6网壳具有相同的倒塌模式:以失效肋杆为对称轴,由局部破坏引起的对称破坏。与K6-8网壳相比,K6-6网壳的倒塌过程缓慢,相应节点荷载也较大,具有更好的抗连续倒塌性能。

摘要： 大跨度单层网壳具有冗余度低,敏感性高等缺点,有必要对其开展抗连续倒塌研究。基于ABAQUS有限元软件,以矢跨比1/6和1/8的K6型单层球面网壳为对象,评估各杆件的重要性。在此基础上进行重要构件失效后的连续倒塌分析,考察不同矢跨比下K6网壳的抗连续倒塌性能。结果表明,K6-6和K6-8网壳的杆件重要性分布基本一致,顶点与支座中间区域的肋杆综合重要性系数最大,环杆次之,斜杆最小。随着矢跨比的减小,重要肋杆和环杆的分布逐渐远离中心节点。K6-8网壳和K6-6网壳具有相同的倒塌模式:以失效肋杆为对称轴,由局部破坏引起的对称破坏。与K6-8网壳相比,K6-6网壳的倒塌过程缓慢,相应节点荷载也较大,具有更好的抗连续倒塌性能。

摘要： 单层网壳属于缺陷敏感型结构,初始缺陷对其稳定承载力影响较复杂.为研究随机杆件初弯曲对网壳整体承载力的影响,以K6型单层球面网壳为对象,推导了实现具有杆件随机初弯曲网壳的相关公式,并详细阐述了其在有限元程序中的实现方法,分别研究了杆件初弯曲幅值、弯曲方向角及二者耦合作用对网壳结构稳定承载力的影响程度.主要得出如下结论:当初弯曲幅值δ取为确定值l/1 000时,与理想网壳相比,承载力下降5％左右;当δ取为确定值l/250时,承载力下降14％左右.与随机初弯曲幅值相比,初弯曲方向角对网壳结构稳定承载力的影响较小.同时考虑弯曲幅值与弯曲方向角的随机性时,杆件初弯曲对网壳稳定承载力的影响更为显著.推导的建模公式及其有限元方法可推广至其它类型的空间网格结构中.

摘要： 为研究荷载初偏心对单层球面网壳整体稳定承载力的影响,首先提出了初偏心荷载的施加方法及其在有限元程序中的实现步骤;接着以K6型单层球面网壳为研究对象(矢跨比f/L分别为1/3、1/4、1/5、1/6和1/7),考虑了5种荷载工况(满跨对称荷载,半跨非对称荷载p/G分别为0.75、0.50、0.25、0),系统地研究了不同初偏心荷载(胁分别为0、5 mm、10 mm、15 mm、20 mm、25 mm、30 mm和35 mm)对网壳稳定承载力的影响规律;然后探讨了网壳在初偏心荷载作用下的失效机理.通过200例网壳算例分析,结果表明:对于矢跨比为1/4～1/7的网壳,随着荷载初偏心的增大,网壳的稳定承载力近似线性降低;当荷载初偏心较小时,满跨荷载作用下大矢跨比网壳的稳定承载力低于不对称分布的情况;当荷载初偏心较大时,情况正好相反.随着荷载初偏心的增加,矢跨比愈大的网壳,稳定承载力的降低愈明显,表明大矢跨比网壳对荷载初偏心更加敏感.提出的初偏心荷载施加方法与分析思路可推广至其它类型的空间网格结构中.

摘要： 采用摄动理论和有限元方法对振动模态局部化和跃迁现象进行了探讨.摄动法的分析解释了这两种现象的发生机理;有限元方法对不同失谐情况下单层球面网壳的动力特性分析更好地证实了其存在性.模态置信准则(MAC)评价了结构失谐前后振型的相关程度并判断模态跃迁现象的发生;自定义的局部化因子评估了模态局部化程度.研究表明,单层球面网壳的径向杆件刚度失谐程度较小时某些振型会有模态跃迁现象发生;失谐程度相对较大时会发生振动模态局部化现象,初步分析认为局部化因子R＞5时会有较明显的局部化现象发生.

摘要： 本文以一单层肋环形球面网壳结构为例对模态局部化发生的机理进行分析，得出模态局部化发生的内因是结构自振频率的密集分布，外因是结构物理参数的微小变化，并阐述了此现象对损伤识别的影响。

摘要： 为确定单层球面网壳结构刚性模型形体表面的风场及风荷载分布,本文采用由标准κ-ε湍流模犁修正确定的RNGκ-ε湍流模型,基于UDF编程实现与Fluent的接口,利用数值风洞技术模拟分析了单层球面网壳的风压系数,并与数值分析风洞模型实验结果进行了对比,验证了数值模拟方法的合理性和可靠性,系统考察了矢跨比对结构表面风压系数的影响。

摘要： 本文对一种由自平衡预应力结构单元拼装组成的大跨球面网壳进行了稳定性分析。结构单元由若干压杆和柔性拉杆组成并通过施加预应力获得空间刚度。在计算中，考虑了荷载的作用方式和结构的几何非线性等因素对网壳结构的影响。采用一致缺陷模态法研究初始缺陷对结构稳定性的影响，用屈曲模态来模拟结构的最不利几何缺陷的分布形式，然后再对有缺陷的结构进行非线性稳定性分析。为了提高结构的稳定性，本文采用ANSYS有限元分析软件进行特征值屈曲分析，考虑了预应力对网壳结构稳定性的影响，列出网壳的荷载——位移全过程曲线，通过荷载——位移全过程分析进行稳定性研究，求出结构的临界点和临界荷载。本文的研究工作对自平衡预应力球面网壳结构的稳定性设计和分析有一定的参考价值。

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： 随着大跨空间钢结构使用的日益广泛，其使用过程中的安全性越来越受人们的关注，因此对既有大型空间钢结构的安全性进行合理评估的方法研究是一个迫切需要研究的课题和国家土木工程防灾的重点研究内容之一.我国现有的既有结构检测与鉴定规范多集中于混凝土结构，涉及既有大型空间钢结构的安全性评定很少.并且大型空间钢结构结构体系复杂，传统的考虑构件重要性的等级评定方法不适用.本文针对既有大型刚性空间钢结构的自身特点提出了一种改进的权重系数确定方法.通过对凯威特型球面网壳(K8)的计算验证，证明了方法的可行性，得出了该类型网壳各构件权重系数，为既有大型刚性空间钢结构的安全性评定提供理论基础和参考资料.

摘要： 将摩擦摆支座(FPS)应用于单层球面网壳结构的隔震，给出了隔震网壳结构的运动方程.对工程中常用的单层球面网壳的地震响应进行了时程分析，通过改变摩擦摆支座的滑道半径，讨论了地震波强度、地震波类型对结构隔震层的位移、节点加速度的影响，分析了隔震结构地震响应随摩擦摆支座的滑道半径变化的规律，为摩擦摆支座在网壳结构中的应用提供了参考依据.

摘要： 整体折升法的核心思想是通过临时去掉一些杆件并在结构中设置单轴铰使结构在施工过程中暂时成为一个机构，可以趴伏在地面附近完成大部分杆件的安装，之后折升到预定高度后再装上拆除的杆件使其恢复为结构.本文以2008北京奥运会老山自行车馆双层球面网壳屋盖结构为工程背景，对网壳折升全过程进行了三维模拟；采用有限元分析方法，分析了结构在折升各个阶段的自振特性；利用瞬态动力学分析理论，深入分析了整体折升过程中结构在各个高度启动、制动时产生的动力响应；为考虑最不利情况，模拟了顶升设备对网壳有振动激励作用时结构产生的动力响应.研究表明，折升越接近完成高度，结构的动力响应越明显；顶升点周围的杆件截面仅由使用阶段的荷载工况来决定是不安全的，结构在施工过程中产生的动力响应对其截面选取起着控制作用.

摘要： 采用有限元分析程序ANSYS,分别对带有约束屈曲支撑的球面网壳、柱面网壳及椭圆形网壳做了动力时程响应分析,分别考虑了水平及竖向地震作用。比较各种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。结果表明,网壳结构中合理布置BRBs可有效吸收地面震动能量,从而减小网壳结构的地震响应,是值得继续深入研究的减震体系。

摘要： 近年来干煤棚结构在我国发展迅速，本文通过已有工程总结了干煤棚结构选型的基本原则，同时介绍了现有干煤棚结构的特点，供干煤棚设计和使用单位参考.

摘要： 本发明公开了球面网壳结构的安装工具及安装方法，球面网壳结构包括多个网壳单元；安装工具包括支撑架、提升系统、固定架和拉索组件；所述支撑架设于拟安装的所述球面网壳结构一侧；所述提升系统设于所述支撑架上，用于提升与所述提升系统连接的所述固定架；所述拉索组件连接所述固定架和所述网壳单元。本发明的有益效果是：可保证同一层网壳单元的受力均衡稳固，提高了同一层各网壳单元的施工效率。通过提升系统实现固定架的提升，实现球面网壳结构的逐层快速安装，提高了球面网壳结构整体的施工效率。简化受力体系的同时保证了受力均衡稳定，降低了安全风险。

摘要： 本发明公开了一种单层球面网壳结构动力稳定性能优化方法，该方法包括：确定单层球面网壳结构的初始用钢量及初始稳定承载力；计算各节点的刚度，并对其依次从小到大进行排序，得到刚度序列；依次检查刚度序列中各节点的刚度值是否满足设定的刚度条件，并在不满足时进行杆件截面调整，直至当前所检查的节点的刚度值满足设定的刚度条件；如果重新计算的网壳用钢量及稳定承载力满足优化条件，则记录本次调整后的设计参数，在针对所述刚度序列中的所有节点的刚度值进行杆件截面调整完成后，根据记录的各次调整后的设计参数，确定网壳稳定优化结果。利用本发明，可以在满足结构非线性稳定性能要求的前提下，使网壳结构用钢量最小。

摘要： 本发明公开了一种基于Grasshopper的混合型单层球面网壳通用参数化建模方法，包括以下步骤：（1）确定所要建立网壳类型；（2）建立网壳所在的球体模型；（3）重新确定球体模型的球心位置；（4）获取网壳在坐标系XOY平面的投影圆环；（5）对投影圆环分段分点得到网壳节点模型；（6）分别建立肋环型杆件生成运算器、肋环斜杆型杆件生成运算器和联方型杆件生成运算器；（7）利用杆件生成运算器生成上顶部网壳；（8）利用杆件生成运算器生成下底部网壳。本发明利用此种建模方法，使用者可根据自身的需要，可修改多种参数自由控制上顶部和下底部网壳的类型，大大提高了单层球面网壳的设计速度和建模效率。

摘要： 本发明涉及一种球面网壳支撑结构的现场拼装方法，所属钢结构技术领域，包括如下操作步骤：第一步：根据平面桁架柱的结构画出放样地线。第二步：搭设胎架。第三步：将支承节点Ⅰ和支承节点Ⅱ吊至相应的胎架上定位并固定。第四步：对齐地样线将网壳径向梁、支撑桁架弦杆、支撑桁架腹杆和支撑桁架横杆按照安装顺序依次吊装至胎架定位拼装。第五步：将支座与支撑桁架弦杆下端相连接固定。第六步：平面桁架柱拼装完成后进行检验。第七步：平面桁架柱起吊。八步：安装流程沿顺时针方向完成平面桁架柱、环向钢梁和交叉支撑钢梁的安装过程。具有操作便捷、结构稳定性好、效率高和周期短的特点。解决了现场安装工作量大成本高的问题。

摘要： 本发明涉及一种球面网壳结构环槽铆钉安装方法，所属钢结构技术领域，包括如下操作步骤：第一步：节点圆筒座外围与H形钢支撑梁间焊接节点连接板，节点连接板与节点圆筒座的外圆焊接固定。第二步：H形钢支撑梁内侧与节点连接板采用内过渡连接板，H形钢支撑梁外侧与节点连接板采用外过渡连接板，通过套接环槽铆钉，与套环相过盈式套接，实现节点连接板与H形钢支撑梁的连接过程。第三步：将带螺杆连接轴的套管与节点圆筒座进行法兰式套接固定，套管前端安装缓冲弹簧，采用卡环套接的压盘对缓冲弹簧进行限位压接。具有结构简单、结构强度高、使用便捷、抗震性好和周期短的特点。解决了如何便捷高效实现节点与支撑件间连接施工的问题。

摘要： 本发明涉及一种球面网壳穹顶结构工厂拼装方法，所属钢结构技术领域，球面网壳穹顶结构包括由若干层环向梁呈环形分布，环向梁间设有交叉节点钢筒，上下层交叉节点钢筒间、交叉节点钢筒与另一层环向梁间、上下层环向梁间均设有径向梁，环向梁与径向梁间设有交叉支撑钢梁。一种球面网壳穹顶结构工厂拼装方法，包括如下操作步骤：第一步：放样。第二步：搭设胎架。第三步：交叉节点钢筒和环向梁定位。第四步：径向梁定位。第五步：交叉支撑钢梁定位。第六步：拼装检查合格后，对径向梁、环向梁、交叉支撑钢梁和交叉节点钢筒均进行标识。拼装过程中，随时检查基准轴线位置，胎架标高及定位偏差，当发现大于施工工艺允许偏差时，及时纠正。

摘要： 本发明涉及一种球面网壳结构工厂拼装方法，所属不锈钢网壳结构技术领域，包括如下操作步骤：第一步：将地面整平，接着以中心刻度盘为圆心划出定位投影线。第二步：根据定位投影线搭设网壳预拼装胎架。第三步：一榀径向钢梁的定位。第四步：将一榀径向钢梁吊装至二榀径向钢梁胎架上，再在另一个一榀径向钢梁吊至一榀径向钢梁胎架上进行定位检查。第五步：拼装环向梁和交叉支撑钢梁。第六步：完成拼装单元连接后，采用全站仪检测各连接点空间坐标。第七步：按顺序拆除进行新的拼装检测。在保证螺栓穿孔的情况下，并减少预拼装所需的空间、材料等成本，达到拼装方便、高效率、高精度、高质量并控制拼装成本的生产效果。

摘要： 本实用新型公开了一种在球面子区域内拱形布置构件的单层球面网壳，本实用新型提供的在球面子区域内拱形布置构件的单层球面网壳是在壳体的曲面上对称等分成数个子区域，相邻的子区域之间形成受力主肋，子区域的曲面内设有弧形拱，弧形拱与弧形拱之间以及弧形拱与受力主肋之间呈三角形或四边形用杆件连接，将壳体的曲面底部周边节点设为支座。本实用新型的有益效果：这种曲面网壳网格形式不仅可用于单层曲面网壳结构，也可以用于弦支穹顶结构的上部刚性结构部分，还可用于双层网壳结构的网格形式构建以及在自由曲面中具有正高斯曲率的曲面部分，可预期在大跨度空间结构中具有良好的应用前景。

摘要： 本实用新型涉及一种交叉索系加劲的球面网壳屋盖结构，属于大跨空间结构技术领域，包括圆环、拉索、径向杆以及斜杆，多组圆环由内到外同心设置，各组圆环直径不同。多组圆环之间通过多根辐射状的径向杆进行固定。所述径向杆与圆环之间设置有环杆节点。相邻两组圆环与相邻两根径向杆之间构成一网壳单元。每个网壳单元斜向的环杆节点与之间连接设置有一所述斜杆。部分圆环的所述环杆节点上对称设置有所述拉索，所述拉索的两端分别拉结设置在同一圆环上不相邻的两个环杆节点上。本实用新型省略了撑杆的使用，传力直接，且交叉索系中拉索彼此独立，可靠性好。

摘要： 本实用新型涉及菱形十二面体堆积组合的空间球面网壳结构，包括正曲率双向曲面网壳结构；十二面体基本单元由四个菱形十二面体沿平面的双向斜交对接而成；正交阵列组合体由十二面体基本单元沿着三个正交方向阵列复制生成；阵列组合旋转体由正交阵列组合体绕空间旋转轴旋转一定角度生成；边界切割结构由跨度向平面边界或跨度向曲面边界切割阵列组合旋转体生成；平面边界切割结构通过正曲率双向弯曲起拱生成正曲率双向曲面网壳结构。本实用新型的有益效果是：本实用新型是一种新型空间结构形式，相比传统的空间网架结构、网壳结构，本实用新型具有重复阵列效果，节点连接杆件少、杆件规格少、抗震延性大且造型美观等优点。