检索结果-南通市图书馆

考虑剪切和扭转变形的有限质点法纤维梁单元研究

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工程力学 2022年第5期39卷 34-43页

作者：林贤宏罗尧治唐敬哲汪伟郑延丰杨超浙江大学空间结构研究中心浙江杭州310058

为提高有限质点法分析结构弹塑性问题的精度,该文将纤维梁模型融入有限质点法的计算求解框架中,推导了考虑剪切变形和扭转变形的有限质点法纤维梁单元的质点内力求解公式。该单元采用Timoshenko梁理论描述梁截面变形状态,以单元纯变形... 详细信息

为提高有限质点法分析结构弹塑性问题的精度,该文将纤维梁模型融入有限质点法的计算求解框架中,推导了考虑剪切变形和扭转变形的有限质点法纤维梁单元的质点内力求解公式。该单元采用Timoshenko梁理论描述梁截面变形状态,以单元纯变形分量表示截面上任一点的位移,并结合纤维材料的三维本构关系以考虑弯曲、剪切和扭转变形之间的耦合作用。数值算例的分析结果表明,该纤维梁单元能够有效地模拟结构弹塑性行为,相较于塑性铰法具有更高的精度。

关键词：有限质点法纤维梁单元弹塑性分析剪切变形扭转变形

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空间结构健康监测研究现状与展望

建筑结构学报 2022年第10期43卷 16-28页

作者：罗尧治赵靖宇浙江大学空间结构研究中心浙江杭州310058

空间结构是大跨度、大空间和大面积建筑结构的主要形式,在国家基础设施与城市建设领域有广泛应用,其结构安全性至关重要。空间结构健康监测通过传感技术准确获取结构响应,实时反映结构的性能状态,为空间结构施工、运营与管理决策提供科... 详细信息

空间结构是大跨度、大空间和大面积建筑结构的主要形式,在国家基础设施与城市建设领域有广泛应用,其结构安全性至关重要。空间结构健康监测通过传感技术准确获取结构响应,实时反映结构的性能状态,为空间结构施工、运营与管理决策提供科学的依据与指导。经过多年的研究和工程实践,已经发展了适合大型空间结构的物联网无线传感监测技术,建立了多维数据分析理论,并在国家体育场、国家速滑馆、北京大兴国际机场航站楼等重大工程中实现规模化应用,取得了阶段性研究进展。通过对空间结构健康监测的研究及应用现状进行系统总结,疏理空间结构健康监测的特点,围绕荷载与响应多维传感及大面域传输网络综述了其传感监测技术的研究现状,归纳了结构荷载分析、响应分析以及结构状态评估的监测数据分析理论。同时,基于融合大数据、云计算以及人工智能展望其未来研究方向,旨在进一步推动空间结构健康监测的创新与发展。

关键词：空间结构结构健康监测传感技术数据分析理论结构状态评估工程应用

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复合可展曲面网格结构形态创建方法研究

建筑结构学报 2022年第12期43卷 290-299页

作者：崔京兰郑延丰罗尧治浙江大学空间结构研究中心浙江杭州310058

空间网格结构的形态创建需要同时考虑建筑外形的美观性、结构受力的合理性和施工建造的便捷性。基于可展曲面的几何特性提出了一种复合可展曲面网格结构形态创建方法。首先基于Bézier函数给出了单一可展曲面的几何描述,并通过引入G0(... 详细信息

空间网格结构的形态创建需要同时考虑建筑外形的美观性、结构受力的合理性和施工建造的便捷性。基于可展曲面的几何特性提出了一种复合可展曲面网格结构形态创建方法。首先基于Bézier函数给出了单一可展曲面的几何描述,并通过引入G0(两个曲线端点连续的连接)、G1(一阶微分连续的连接)连接条件提出了复合可展曲面的构建方法;其次,基于曲面表面积最小化的优化数学模型给出了复合可展曲面形态存在的判定方法;将曲面离散为网格结构后,利用结构系统应变能最小化的优化数学模型,建立了复合可展曲面网格结构的形态创建方法。从设计变量变化范围、导线拼接方式、初始直纹面等方面,通过算例验证了所提出的复合可展曲面网格结构形态创建方法的有效性。研究结果表明,不同的初始结构会优化得到不同的受力合理的网格结构形态。通过不同的连接方式,可以实现满足建筑意图的各种形式可展曲面结构形态。所提出的复合可展曲面网格结构形态创建方法,在保证施工建造便捷性的同时兼顾了结构受力合理性。

关键词：空间网格结构复合可展曲面 Bézier曲线曲面结构形态形状优化

肋环四撑杆型大开口弦支网壳体育场罩篷结构形态分析及优化设计

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建筑结构学报 2023年第9期44卷 135-150页

作者：刘宏创董石麟王艺达金洋浙江大学空间结构研究中心浙江杭州310058 浙江大学浙江省空间结构重点实验室浙江杭州310058

为从结构体系层面改善大跨度屋盖结构受力性能和经济性,提出一种肋环四撑杆型大开口弦支网壳的结构形式,可应用于大跨度体育场环形罩篷结构。与常规的弦支网壳不同,该结构的下弦节点设置四根撑杆,提高了整体结构的稳定性;且上弦层网格... 详细信息

为从结构体系层面改善大跨度屋盖结构受力性能和经济性,提出一种肋环四撑杆型大开口弦支网壳的结构形式,可应用于大跨度体育场环形罩篷结构。与常规的弦支网壳不同,该结构的下弦节点设置四根撑杆,提高了整体结构的稳定性;且上弦层网格可采用铰接节点,减少环索和斜索的用量,预应力张拉施工便捷。区别于多撑杆类索穹顶,该结构上弦不采用索系而采用杆系,使造价经济,且便于铺设刚性屋面。针对该大开口弦支网壳,根据节点平衡方程,推导出了预应力态索杆内力一般性计算公式,分析了弦支网壳预张力分布随几何参数的变化规律。以跨度200 m的大开口体育场罩篷为例,通过全局敏感性及相关性分析,揭示了该弦支网壳整体刚度的主要影响因素为几何参数,而预张力仅起到维持局部稳定和预起拱的作用。基于两种改进遗传算法对该弦支网壳结构进行了优化设计与权衡分析,结果表明在满足稳定性前提下适当提高结构矢高和厚度,有利于改善结构刚度和经济性。最后对张拉施工和静力加载至整体失稳的全过程进行了模拟分析,表明该弦支网壳可高效利用上弦杆拉、压两端的截面强度,而施工阶段仍有必要引入临时支撑。

关键词：肋环四撑杆型大开口弦支网壳结构形态分析预应力态分析方法全局敏感性分析体育场罩篷优化设计

考虑参数不确定性的无筋砌体结构地震易损性分析

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工程力学 2020年第1期37卷 159-167页

作者：蒋亦庞苏亮黄鑫浙江大学空间结构研究中心

鉴于无筋砌体结构参数的高离散性及其地震响应的强非线性,在地震易损性分析中考虑其结构参数的不确定性显得尤为必要。以 4 幢不同层数的无筋砌体结构为研究对象,在 OpenSees 中建立等效框架有限元模型,采用增量动力法和一次二阶矩法考... 详细信息

鉴于无筋砌体结构参数的高离散性及其地震响应的强非线性,在地震易损性分析中考虑其结构参数的不确定性显得尤为必要。以 4 幢不同层数的无筋砌体结构为研究对象,在 OpenSees 中建立等效框架有限元模型,采用增量动力法和一次二阶矩法考察了地震动及结构参数不确定性对其地震易损性的影响。分析结果表明:在无筋砌体结构的地震易损性分析中需考虑地震动和结构参数的不确定性影响,且结构地震破坏程度越高这种影响程度越大;结构参数的不确定性影响程度与地震动的影响程度相当;结构参数不确定性相比于地震动不确定性的影响随着结构层数的降低而变得更为明显;敏感性分析表明,结构阻尼比变化对易损性曲线地震强度中位值的影响可达到其他单个参数的 4 倍,其敏感性最高。

关键词：无筋砌体结构地震易损性分析增量动力分析一次二阶矩方法参数不确定性

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基于几何稳定性的攀达穹顶顶升杆布置方法

建筑结构学报 2020年第2期41卷 107-114页

作者：王玮邓华浙江大学空间结构研究中心

基于机构协调条件,给出了攀达穹顶从安装面到设计构型作最短距离运动的刚体位移方向求解方法。进行正交变化,将求得的刚体位移方向转化为系统机构位移模态矩阵的主向量。以驱动系统沿刚体位移方向运动,同时以保证系统维持足够的几何稳... 详细信息

基于机构协调条件,给出了攀达穹顶从安装面到设计构型作最短距离运动的刚体位移方向求解方法。进行正交变化,将求得的刚体位移方向转化为系统机构位移模态矩阵的主向量。以驱动系统沿刚体位移方向运动,同时以保证系统维持足够的几何稳定性为目标,讨论顶升杆的布置问题。数学上将顶升杆的增加描述为对攀达穹顶所有机构位移模态对应的零特征值的正扰动。对应于攀达穹顶的刚体位移方向(主机构位移模态向量),由节点下方设置的顶升杆对其特征值的扰动最大确定该顶升杆的方向。对比扰动量的大小,可定量评价在不同节点设置顶升杆的优劣。对刚体运动路径上较多的代表性构型开展相同的分析,可确定布置顶升杆的最佳节点区域。针对一个双层网格攀达穹顶算例进行计算,以上策略能够有效得出该算例的顶升杆布置方式。

关键词：攀达穹顶顶升杆布置刚体运动几何稳定特征值扰动

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一致质量矩阵在向量式有限元中的应用

华中科技大学学报（自然科学版） 2019年第11期47卷 37-42页

作者：袁行飞艾科热木江·塞米马烁浙江大学空间结构研究中心

为研究一致质量矩阵在向量式有限元分析中的应用,采用第二类拉格朗日方程建立向量式有限元的质点运动方程,从能量原理推导了一致质量矩阵、集中质量矩阵和力矩阵,并引入节点位移约束,对两种质量矩阵在杆系结构中的向量化方程及含义作了... 详细信息

为研究一致质量矩阵在向量式有限元分析中的应用,采用第二类拉格朗日方程建立向量式有限元的质点运动方程,从能量原理推导了一致质量矩阵、集中质量矩阵和力矩阵,并引入节点位移约束,对两种质量矩阵在杆系结构中的向量化方程及含义作了对比.进一步通过受冲击荷载的无约束杆算例和受突加荷载的平面桁架算例,对比了采用两种质量矩阵的向量式有限元、刚体动力学及ANSYS分析软件得到的动力响应.结果表明:在瞬态动力分析中,采用一致质量矩阵比集中质量矩阵得到的结果更精确.当计算刚体平动时,两种质量矩阵的计算结果接近;而当计算刚体转动时,采用一致质量矩阵的向量式有限元方法具有较好的计算精度和效率,从而验证了一致质量矩阵在向量式有限元中的适用性和精准性.

关键词：向量式有限元一致质量矩阵集中质量矩阵杆系结构动力响应

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索穹顶结构地震作用计算方法的对比分析

建筑结构学报 2023年第12期44卷 59-71页

作者：谯钰刘宏创邓华董石麟浙江大学空间结构研究中心浙江杭州310058 浙江大学平衡建筑研究中心浙江杭州310028

由于结构的几何非线性,我国GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中并未对以索穹顶为代表的柔性大跨屋盖结构的地震作用计算方法作出明确规定。为此,以重力荷载代表值作用下的平衡构型为考察对象,通过与时程分析法计算结果进行对比,考察... 详细信息

由于结构的几何非线性,我国GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中并未对以索穹顶为代表的柔性大跨屋盖结构的地震作用计算方法作出明确规定。为此,以重力荷载代表值作用下的平衡构型为考察对象,通过与时程分析法计算结果进行对比,考察振型分解反应谱法用于索穹顶结构地震作用计算的适用性。为保证地震动输入的一致性,时程分析时使用由设计反应谱生成的人工地震波。基于振型参与质量系数,提出了一种判别屋盖索穹顶结构地震作用主要贡献振型的指标,并指出应采用对屋盖索穹顶结构的地震作用提供主要贡献的振型确定瑞利阻尼系数,否则时程分析时将显著高估结构阻尼效应并造成结构地震响应的计算结果偏小。采用两种方法计算索穹顶结构在不同挠跨比限值(预应力水平)下的多遇地震响应。结果表明,对于满足非抗震设计验算的Geiger型和Levy型索穹顶算例,振型分解反应谱法计算得到的结构地震响应与时程分析法的结果匹配良好,验证了该方法进行此类柔性屋盖结构地震作用计算的适用性。

关键词：索穹顶地震作用计算振型分解反应谱法时程分析法瑞利阻尼模型振型参与质量系数

六杆四面体双曲面冷却塔网壳的构形、静力与稳定性能

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浙江大学学报（工学版） 2019年第10期53卷 1907-1915页

作者：朱谢联董石麟浙江大学空间结构研究中心

提出由投影面为四边形的六杆四面体所集合组成的双曲面网壳,可以用作大型钢结构冷却塔的主体结构.探讨该网壳形式的构形,它构造简单,兼具单层网壳与双层网壳的特性.总结了正交正放与正交斜放2种基本布置形式,对正交正放的双曲面冷却塔... 详细信息

提出由投影面为四边形的六杆四面体所集合组成的双曲面网壳,可以用作大型钢结构冷却塔的主体结构.探讨该网壳形式的构形,它构造简单,兼具单层网壳与双层网壳的特性.总结了正交正放与正交斜放2种基本布置形式,对正交正放的双曲面冷却塔网壳进行静力、线性与非线性稳定分析.结果显示,该网壳内力分布合理,上、下弦杆及顶部环杆在受力上起到不同的作用,分工明确;线性与非线性稳定性能良好,且结构对于缺陷不敏感;网壳具有较好的经济指标,容易实现工业化生产与装配化施工.

关键词：六杆四面体单元双曲面网壳钢结构冷却塔结构构形静力分析稳定性能