小议瓣形穹顶建筑的特征与功能

肋环形球面网壳、施威德勒型球面网壳、联方型球面网壳、凯威特型球面网壳、短程线球面网壳等是目前大跨度空间穹顶网格结构的常用结构形式。球壳的结构拓扑不同,故结构的受力特点也不相同。而它们在形态上的共同特征是圆球面,曲面上任何一点的曲率相等且为正高斯曲率,球面上任何一个节点均满足方程：x2＋y2＋z2=r2。这些经典的球面穹顶网格结构形式经过了国内外近百年数以万计大大小小的工程实践,证明这些结构形式是可靠的、合理的。然而,无论是哪一种类型的球面网壳,从建筑外部形态上看,它们都无法摆脱圆球面特征。本文在总结了传统的穹顶结构特点的基础上,提出并用CAD技术建构了一种新型的空间网格穹顶结构———瓣形穹顶,同样是圆形平面,瓣形穹顶却可变化出各种造型极为丰富的空间形态。文章对瓣形穹顶的几何特征、建筑形态与构成、结构的受力特点和结构布置方案作了系统的研究,这种穹顶结构既可以用于中小跨度结构,也可应用于大跨度的空间穹顶结构。     

预应力空间结构程序设计及其理论依据

一、前言现有的商用计算程序大都不能满足预应力混凝土结构计算的需要,原因是一般的计算程序不考虑梁的轴向变形,荷载的分布形式比较简单,同时墙单元采用薄壁柱来计算,计算出来的刚度比实际结果要大。为了改进这些不足,更好满足预应力混凝土结构计算的需要,编写了空间结构计算程序。二、力学模型此程序采用空间力学模型,梁、柱采用空间杆系单元,墙采用壳单元。梁、柱单元两端各有六个未知数,分别为u,v,w,θx,θy,θz,单元刚度矩阵为12×12的方阵;墙单元采用4结点20个未知数的等参元,每个结点含有5个未知数,分别为u,v,w,θx,θy,单元刚度矩阵…     

球面网壳的粘滞阻尼器减震分析

网壳结构中引入将粘滞阻尼器,分别输入两种自然地震波和一种人工波,利用SAP2000有限元软件对双层球面网壳进行了减震分析。比较无阻尼器和装有阻尼器的网壳不同的动力响应。研究表明,粘滞阻尼器对网壳的减震效果明显,安装阻尼器是网壳的一种有效的减震措施。提出在双层球面网壳的上下弦最外圈环向杆件上安装粘滞阻尼器是一种有效的布置方式。并提出了一些有待进一步研究的课题。     

基于改进Trefftz有限元法分析封闭多连通声腔响应

利用改进的Trefftz-有限元方法求解Helmholtz方程.将Trefftz-有限元方法应用到多连通封闭结构的声响应求解.使用满足控制方程的完备解系作为整个域内的场变量,利用变分原理推导出满足Helmholtz方程的Trefftz八结点四边形单元模型,推导出用Trefftz-有限元方法求解多连通封闭结构的声响应问题方程组的刚度矩阵.利用matlab工具进行数值仿真分析,分析结果表明改进的Trefftz-有限元方法可用于计算封闭多连通声腔的响应,且计算结果比传统的有限元方法简便.     

有限元分析中总体刚度矩阵集成的教学方法创新研究

固体结构研究中,有限元方法的基本思路是化整为零,集零为整,用较简单的问题代替复杂问题后建立总体平衡方程,并引入支撑条件求出各节点位移和各单元的应力和应变,其中较难的步骤是总体刚度矩阵的集成。程序化探究教法对此能有效提升学生进行结构设计有限元分析的能力,有效提高教学质量。     

交错桁架体系中各种桁架形式在竖向荷载作用下的性能分析

利用有限元分析软件，对钢筋混凝土等节空腹桁架、不等节空腹桁架和交错空腹桁架这三种不同形式的交错桁架结构进行了竖向静力分析，并计算了三种结构的各层最大挠度。分析表明，交错空腹桁架的受力性能优于另外两种桁架，且交错空腹桁架的竖向刚度最大，挠度最小，可以作为承受重荷载、大跨度的竖向转换结构。     

边坡侧面挖掘对建筑稳定性的影响——以重庆为例

研究重庆山区建筑中边坡侧面挖掘对建筑稳定性的影响,能够为重庆坡地建筑物的安全设计提供准确的依据。当前采用边坡正面挖掘进行建筑抗震性的包络设计,没有考虑横向位移差的作用,这样就会导致建筑物的结构不稳定,带来安全隐患。提出一种基于有限元的重庆山区建筑中边坡侧面挖掘的方法。根据有限元分析法建立边坡侧面挖掘下建筑的受力模型,利用边坡侧面挖掘下建筑物的几何方程、结构方程与势能方程求出单元刚度方程,最终获得边坡侧面挖掘下建筑物的平衡方程,完成边坡侧面挖掘对建筑稳定性的分析。仿真实验结果表明,改进方法能够对坡地建筑物的稳定性能进行更精确的分析,效果令人满意。     

反复荷载下建筑用劲性混凝土梁柱节点受力的有限元分析

劲性混凝土结构是今后高层建筑应用的主要结构形式之一,然而目前对于这种结构的研究还不完善,为了对建筑用劲性混凝土梁柱节点受力性能有更深入的了解,需对其实现有限元分析。首先,利用位移有限元分析法对混凝土结构进行设定且将其离散为小单元等效系统,而单元集合形成原始结构,再建立每个组成单元的平衡方程,结合后引入混凝土和钢筋的非线性条件求解该方程,计算得出原始结构在离散点的未知量结果。其次,制作轴压比相同的两块混凝土试件,依据有限元分析通过反复低周荷载实验,分析两块混凝土试件的承载力、形态变化、耗能能力等方面对节点受力性能的影响。仿真实验证明,通过对设计的两块混凝土试件进行实验后得出结果与有限元分析计算结果较吻合。     

随机风荷载下单层球面网壳的整体疲劳分析

对随机风荷载下K6型单层球面网壳的整体疲劳问题进行了研究。用AR法模拟Kaimal谱多点互相关的脉动风风速时程,确定结构所承受的荷载谱,通过有限元时程分析和雨流计数法得到杆件的应力循环历史,采用疲劳设计方法中的总寿命法计算杆件的疲劳损伤度,分析结构在不同矢跨比、不同平均风速下结构的抗疲劳性能。研究发现,结构中出现疲劳的杆件数随矢跨比的减小而逐渐增加,结构中杆件最大疲劳损伤度D随着矢跨比的减小而逐渐增大。网壳的疲劳薄弱区域主要与结构的振型有关;矢跨比较大时,结构中环向杆件易出现疲劳,随着矢跨比的减小,结构径向肋两侧的斜杆易出现疲劳。