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双层网壳结构的倒塌模拟及加强措施研究

双层网壳结构的倒塌模拟及加强措施研究

作者：张梦茹北京建筑大学

学位级别：硕士

双层网壳结构在实际中应用广泛,并且整体倒塌的事故也时有发生,因此双层网壳结构的抗倒塌分析已经成为研究的热点。由于双层网壳结构杆件承受较大的轴力,容易引起杆件失稳,当承受的荷载超过设计荷载时容易发生倒塌。因此,确定双层网壳... 详细信息

双层网壳结构在实际中应用广泛,并且整体倒塌的事故也时有发生,因此双层网壳结构的抗倒塌分析已经成为研究的热点。由于双层网壳结构杆件承受较大的轴力,容易引起杆件失稳,当承受的荷载超过设计荷载时容易发生倒塌。因此,确定双层网壳结构的关键区域,并通过对关键区域的加强来提高结构的抗倒塌能力具有重大的工程实际意义。本文以某双层网壳结构为研究对象,运用了SAP2000有限元结构分析软件,确定了双层网壳结构的关键区域,并对关键区域加强前后结构的抗倒塌性能进行了对比,验证了关键区域的确定方法的有效性。主要完成的工作内容以及一些重要的结论如下:（1）研究了结构在雪荷载不同分布作用下,考虑杆件连续失效动力效应的抗倒塌极限承载力,确定了雪荷载最不利分布方式。追踪了杆件失效破坏的传播路径,为抗倒塌加强研究提供了依据。（2）选用了两条天然波和一条人工波,在不同的地震方向组合作用下,对结构进行了弹塑性时程分析,确定出了该双层网壳结构在罕遇地震作用下的抗震性能。不断调整地震波的峰值加速度并记录结构的特征响应,通过特征响应随地震波峰值加速度的变化趋势判断该双层网壳结构的动力破坏荷载。找到结构在地震作用下的进入塑性的杆件,为抗倒塌加强研究提供了依据。（3）提出了一种双层网壳结构关键区域的确定方法。通过雪荷载作用下的杆件失效传播路径及强震作用下结构主要塑性发展部位来确定结构的关键区域。通过增大关键区域杆件的截面面积,对结构进行抗倒塌加强研究。对比了加强前后结构在雪荷载作用下的抗倒塌极限承载力及罕遇地震作用下结构的抗倒塌性能,验证了关键区域确定方法的有效性。

关键词：双层网壳倒塌模拟关键区域抗倒塌

跨度800m双层网壳结构静力及稳定性能研究

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建筑结构学报 2017年第1期38卷 32-41页

作者：冯远张恒飞向新岸武岳刘宜丰中国建筑西南设计研究院有限公司四川成都610000 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

以在寒冷地区建造一座跨度800 m城市穹顶为设定工程背景,研究该穹顶双层网壳结构的静力及稳定性能。对凯威特型平行弦三向交叉桁架球面网壳、凯威特型角锥球面网壳、凯威特型角锥悬链面网壳以及短程线型角锥球面网壳四种方案在相同荷载... 详细信息

以在寒冷地区建造一座跨度800 m城市穹顶为设定工程背景,研究该穹顶双层网壳结构的静力及稳定性能。对凯威特型平行弦三向交叉桁架球面网壳、凯威特型角锥球面网壳、凯威特型角锥悬链面网壳以及短程线型角锥球面网壳四种方案在相同荷载、相同几何参数条件下的结构性能进行研究,对结构跨度、矢跨比、结构厚度、网格径向分割数、支承方式以及材料强度等参数进行了600余个算例分析,得到结构刚度、稳定性、经济性等指标随上述参数的变化规律,同时给出了各种结构方案的杆件截面尺寸。研究表明,凯威特型与短程线型网壳适合于跨度800 m结构,其中凯威特型角锥球面网壳结构性能相对较优。该研究成果可为超大跨度网壳结构方案的选型提供参考。

关键词：跨度800m穹顶双层网壳静力性能稳定性结构分析参数分析

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局部单双层网壳的初步优化

重庆建筑大学学报 2008年第4期30卷 58-63页

作者：肖建春刘家坤苟卡西韩志刚马克俭贵州大学空间结构研究中心贵州贵阳550003

局部单、双层网壳结构的设计涉及截面、形状和拓扑优化。为满足初步设计对计算效率的要求,采用均匀设计法来实现结构的多级别优化。实验设计使用现有的网壳结构设计软件,对计算结果进行回归分析,得到指标(用钢量、变形、基频和最小非线... 详细信息

局部单、双层网壳结构的设计涉及截面、形状和拓扑优化。为满足初步设计对计算效率的要求,采用均匀设计法来实现结构的多级别优化。实验设计使用现有的网壳结构设计软件,对计算结果进行回归分析,得到指标(用钢量、变形、基频和最小非线性屈曲荷载)与变量(网壳矢高、单层部分范围和单层部分杆件设计应力比)之间的近似函数关系。求解简单的规划问题,得到变量之间的最优水平组合。一个点支承六边形局部单、双层网壳的比较设计说明了方法的效率和可靠性。

关键词：结构优化参数分析实验设计局部单双层网壳

大跨度双层网壳钢结构受力分析与施工模拟研究

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广州建筑 2022年第6期50卷 41-44页

作者：矫苏宁方金刚广州城建职业学院广州510925

针对大跨度双曲网壳钢结构在施工过程中单元拼装及吊装量大、精度要求高等难点,在施工前根据设计图纸对施工过程进行模拟优化,对于保证大跨度双曲网壳钢结构屋盖工程的顺利施工以及建筑工程安全十分重要。本文以广东某国际会展中心主体... 详细信息

针对大跨度双曲网壳钢结构在施工过程中单元拼装及吊装量大、精度要求高等难点,在施工前根据设计图纸对施工过程进行模拟优化,对于保证大跨度双曲网壳钢结构屋盖工程的顺利施工以及建筑工程安全十分重要。本文以广东某国际会展中心主体超大跨空间钢结构为例,进行大跨度钢结构屋盖体系节点的受力分析,以及双曲网壳架单元吊装施工模拟。结果表明,吊装单元的施工模拟可以保证双曲网壳架单元吊装不变形及整体稳定性。此外,本文通过精准控制模拟三维坐标、实测三维坐标与控制点坐标拟合能够保证钢结构整体安装质量,节约工期,创造良好的经济和社会效益。

关键词：大跨度钢结构双层网壳受力分析施工模拟

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大跨度双层网壳新型减震体系研究

建筑结构学报 2010年第S1期 277-282页

作者：王秀丽吴长陈明周锟兰州理工大学土木工程学院

屈曲约束支撑是一种效果良好的减震装置,由于其"小震经济、中震不坏、大震易修"的优点,有望成为新型的高性能的装置从而应用于大跨度空间结构振动控制中。提出一种适用于网壳结构的屈曲约束支撑,通过对往复加载试验的模拟,得出屈曲约束... 详细信息

屈曲约束支撑是一种效果良好的减震装置,由于其"小震经济、中震不坏、大震易修"的优点,有望成为新型的高性能的装置从而应用于大跨度空间结构振动控制中。提出一种适用于网壳结构的屈曲约束支撑,通过对往复加载试验的模拟,得出屈曲约束支撑的滞回曲线,分析了此新型减震体系的工作原理并推导了地震激励下的运动方程,并以一跨度为120m的双层球面网壳为例,通过模态分析,研究了该网壳的自振特性;通过结构在三维ElCentro波作用下的动力响应分析,提出了屈曲约束支撑的布置方案,并进行了减震效果分析,得出峰值加速度、支撑的位置、数量是减震效果的影响因素。结果表明,安装屈曲约束支撑可以有效地减少大跨度网壳结构的振动反应。

关键词：双层网壳屈曲约束支撑新型减震体系减震效果

使用犀牛软件及Grasshopper插件实现双层网壳结构快速建模

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建筑结构 2012年第S2期42卷 424-427页

作者：朱鸣王春磊北京市建筑设计研究院有限公司北京100045

在当今的BIM与参数化设计潮流中,结构工程师在复杂建筑的建模方面需要有效的辅助建模工具。犀牛软件与Grasshopper插件提供了快速有效的参数化设计功能。利用该软件与插件编制了一个双层网壳结构快速建模工具,可以自动划分网壳上表面的... 详细信息

在当今的BIM与参数化设计潮流中,结构工程师在复杂建筑的建模方面需要有效的辅助建模工具。犀牛软件与Grasshopper插件提供了快速有效的参数化设计功能。利用该软件与插件编制了一个双层网壳结构快速建模工具,可以自动划分网壳上表面的网格,根据用户输入的网壳高度计算出下弦节点位置,并自动创建所有杆件。本程序作为参数化设计的一个案例,能够为结构工程师开发类似功能提供借鉴。

关键词： BIM 犀牛 Grasshopper 双层网壳建模参数化设计

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在役双层网壳结构功能变更力学性能研究

工业建筑 2018年第4期48卷 106-111,39页

作者：王小盾葛敏磊刘红波陈志华天津大学建筑工程学院

目前,建筑工程已经发展到一定阶段,结构的安全检测、加固改造已成为研究重点。为了研究结构功能变更后的安全性,结合天津体育馆双层网壳结构功能改造工程,对该在役双层网壳结构进行了现场静力加载试验,测定其关键杆件的应力与关键节点... 详细信息

目前,建筑工程已经发展到一定阶段,结构的安全检测、加固改造已成为研究重点。为了研究结构功能变更后的安全性,结合天津体育馆双层网壳结构功能改造工程,对该在役双层网壳结构进行了现场静力加载试验,测定其关键杆件的应力与关键节点的位移变化情况。采用MIDAS有限元软件对结构进行静力性能分析,通过应力与节点位移变化量与试验值的对比,表明有限元软件模拟的准确性,再分析有限元模拟应力与位移加载后的绝对值。结果表明：功能改造后,结构整体受力与变形均在弹性变化范围之内,结构能够很好地满足变形、受力方面的要求,不需要进行加固处理。

关键词：功能变更双层网壳静力加载有限元

设置改进型三重摩擦摆支座的双层网壳结构的地震响应分析

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钢结构 2016年第12期31卷 1-6页

作者：李晓东张凯张家源兰州理工大学土木工程学院兰州730050

改进型三重摩擦摆隔震支座是一种新型隔震支座,通过在传统三重摩擦摆支座四角设置黏滞阻尼器得到。将这种隔震支座用于双层球面网壳结构中,分析设置固定铰支座、传统三重摩擦摆支座和改进型三重隔震支座的三种不同支座的网壳模型。通过... 详细信息

改进型三重摩擦摆隔震支座是一种新型隔震支座,通过在传统三重摩擦摆支座四角设置黏滞阻尼器得到。将这种隔震支座用于双层球面网壳结构中,分析设置固定铰支座、传统三重摩擦摆支座和改进型三重隔震支座的三种不同支座的网壳模型。通过地震响应分析,提取了杆件轴力、节点加速度、柱脚反力和支座位移时程曲线。结果表明:与设置固定铰支座的双层网壳相比,改进型三重摩擦摆支座的结构地震响应大大减小;与设置传统三重摩擦摆支座的结构相比,杆件轴力及节点加速度略有增大,但是能有效地减小支座滑动位移,克服了摩擦摆支座因滑移位移大而在建筑中的使用大大受到限制的缺点,改善了下部柱子偏心受压的情况。阻尼器的存在还使上部结构和柱子之间产生拉力,使柱子轴力减小,进一步说明改进型支座具有抗拔性,满足拉压型构造的要求。

关键词：改进型三重摩擦摆隔震支座双层网壳阻尼器位移地震响应

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庞庄矿双层网壳屋盖体育馆

煤炭科学技术 1994年第10期22卷 31-33页

作者：钱昆生徐州矿务局建安工程处

介绍跨度４３ｍ的庞庄矿体育馆采用双层网壳、上铺彩色压型钢板作屋面板，在彩色压型钢板底面直接喷涂硬质聚氨酯泡沫塑料，起屋面的保温、防水、隔音、防腐作用，技术经济效果好。

关键词：双层网壳体育馆建筑设计