张弦网壳结构的自振特性及地震响应分析

对安徽大学体育馆屋盖张弦网壳结构的动力特性进行了分析,采用时程分析法对改变矢跨比的张弦网壳结构进行水平、竖向地震作用分析。分析结果表明,张弦网壳结构的自振频率密集,结构的低阶整体振型以竖向振动为主,刚性网壳下布置索杆施加初始预应力可以提高结构竖向刚度并由此提高结构基频;结构空间刚度的变化决定结构在不同方向地震作用响应的特点。     

网壳结构的二维地震响应分析

网壳结构是空间结构中常见的结构形式,利用ANSYS有限元分析方法对局部双层网壳结构进行了地震作用时程分析计算,得到了结构杆件的内力、节点和位移,对结构动力响应在线性、几何非线性及几何和材料非线性情况下进行了分析对比,分析结果表明:网壳结构在二维地震作用下应该考虑几何和材料非线性的影响.     

大跨度球面网壳结构的风振系数研究

大跨度球面网壳结构应用日趋广泛,其结构特点使风荷载常常起主要甚至是控制作用,风振动力响应研究日益受到关注与重视。本文讨论了网壳结构风振响应时程分析计算方法,并采用节点位移风振系数来衡量网壳结构风振特性。对角锥型双层球面网壳结构进行了不同几何参数即跨度、矢高、球壳厚度等多种情况下的位移风振系数的研究,得出该类网壳的风振系数随几何参数的变化规律,并回归出计算公式,为双层球面网壳结构的抗风设计提供参考。     

自平衡预应力索杆球面网壳结构地震反应特性分析

单元拼装式自平衡预应力空间网壳具有连续拉和间断压的空间受力特性,其地震作用下的可靠性和性态规律尚不明确。以100跨凯威特K6型双层网壳为研究对象,选用梁元和索元的混合有限元模型,进行了三向Kobe地震动作用下结构非线性地震反应分析。针对结构地震响应的主要影响参数,对网壳结构的地震响应规律进行了研究,获得了网壳结构的地震反应规律。分析结果表明,结构具有良好的抗震性能,网壳的矢跨比和拉索预应力是抗震设计的主要控制参数。     

单层鞍型网壳的抗震性能分析

采用子空间迭代法计算单层鞍型网壳的自振特性，利用圆管截面空间梁系弹塑性本构关系，用时程分析法计算单层鞍型网壳的弹塑性地震响应，通过对SDAP和ANSYS有限元程序计算结果比较分析，总结出单层鞍型网壳的自振特性、地震内力响应及地震内力系数随参数的变化规律。     

凯威特型索承网壳结构的自振特性及参数分析

索承网壳结构是由单层球面网壳和去掉上层索的张拉整体结构组成的一种跨越能力大、经济合理的新型杂交空间结构。选用梁元、杆元和索元的混合有限元模型，采用分块Lanczos法，对凯威特型索承网壳结构的自振特性及其影响因素进行了系统分析研究，并与单层网壳结构进行比较，得出了可用于工程实践的结论，对其抗震、抗风性能分析研究以及工程应用有参考价值。     

考虑土-结构相互作用双层柱面网壳在多点输入下的地震反应分析

目前对于网壳结构的地震反应研究大部分仍然采用一致输入,特别是没有考虑土-结构相互作用对网壳结构的影响。本文通过对大型有限元分析软件MSC.Nastran的二次开发,用等效线性化方法考虑土体的非线性,对土体采用三维实体单元建模,并对土体在基岩面上采用地震动的多点输入,计算分析了大跨度双层柱面网壳的动力反应,并且与一致地震动输入下网壳结构的地震反应进行了对比,考察了两者之间的差异,深入分析了考虑土-结构相互作用下,双层柱面网壳结构在多点输入和一致输入下的地震反应规律,并得出了一些重要结论。     

可控制杆件在双层柱面网壳结构中的最优布置

在分析网壳结构特点的基础上，提出了网壳结构中半主动控制器位置优化的两种准最优准则，研究了变刚度变阻尼可控制杆件在双层柱面网壳结构中最优布置规律。通过仿真分析，验证了准最优准则的有效性和最优位置规律的正确性。     

凯威特单层球面网壳结构隔震分析

将凯威特网壳结构的固定支座设置成隔震支座，分别采用弹簧支座和粘弹阻尼支座对结构进行了隔震控制。在有控和无控状态下，计算了凯威特网壳结构的自振频率，初步分析了凯威特网壳结构的隔震控制机理。分别在常遇和罕遇各三种地震作用下，对网壳结构进行了时程分析，对网壳结构的最大水平位移、隔震支座的最大水平位移、最大支座反力和网壳结构的杆件轴力进行了数值计算。研究结果表明：两种隔震装置均有效地控制了凯威特网壳结构的支座反力和杆件轴力，粘弹阻尼支座还明显地减少了隔震支座的水平位移和隔震结构的水平位移。隔震方法对于大跨网壳结构的减振是有效的。     

膜型网壳结构抗震性能研究

本文采用子空间迭代法分析了单层膜型网壳结构的自振特性;推导了大跨空间结构几何非线性地震响应时程分析的计算过程,编制相应的计算程序,用振型分解反应谱法与时程法进行了结构地震响应特性分析。研究表明:膜型网壳结构的抗震性能比较好;用反应谱法分析时,水平地震作用下截断振型取15、竖向地震作用下取60可满足工程设计要求;用反应谱法计算结构竖向地震响应是安全可靠的,但进行水平地震响应分析时,最终还需用时程法进行验算。     

网壳结构的粘滞阻尼减振分析与试验研究

本文将粘滞阻尼器引入网壳结构,针对网壳结构粘滞阻尼器减振系统,编制了有限元分析程序,并对网壳结构进行了大量的振动控制分析和计算。作者设计制做了适合网壳结构的粘滞阻尼器,进行了性能试验;在此基础上设计制作了一个球型网壳结构模型,并进行了粘滞阻尼器减振的地震模拟振动台试验。     

单层球面网壳强震失效机理及参数影响研究

基于OpenSEES软件平台,建立了凯威特型单层球面网壳的纤维模型,通过增量动力分析方法,研究了球面网壳的塑性发展过程,判定了网壳结构的破坏类别;通过分析杆件纤维应力随时间的变化,杆件的塑性发展,以及失效杆件的位置分布,揭示单层球面网壳结构的倒塌机理。在此基础上,分析了跨度、矢跨比以及屋面质量对地震作用下单层球面网壳极限承载力的影响,可为工程设计提供参考。     

垂直地震力作用下弹性半空间上扁壳基础的解析解

用布希涅斯克定义的弹性半空间内的垂直位移包括两项积分,除了积分号前面系数的差别之外,第一项积分是单层位势而第二项积分为双层位势。若扁壳基础是正高斯曲率的几何曲面,则壳底与半空间表面间的挤压强度就是半空间表面作用的分布垂直荷载。当越过边界时,双层势位的函数值和单层势位的法向导数值发生跳跃。利用这些性质,本文得出布希涅斯克积分的反演公式,从而避开要求解偏微分—积分方程组的巨大数学困难而易于得出解析解。以椭园抛物面扁壳为例说明本文方法的应用。     

多点冲击荷载作用下K6型单层球面网壳结构失效机理分析

为研究单层球面网壳结构在多点冲击荷载作用下的失效机理,在ANSYS/LS-DYNA中建立了60m跨度的Kiewitt 6型单层球面网壳结构的有限元模型,将整个网壳结构沿肋杆分成6个不同扇区,沿环杆分成5个不同环区,分别对网壳结构在同一环区和同一扇区受到多点冲击时的动力响应及冲击全过程能量传递的规律进行了分析研究。基于网壳结构失效变形特点,定义了多点冲击荷载作用下单层球面网壳结构的4类失效模式;根据整个冲击过程中能量的传递特点,揭示了单层球面网壳结构每类失效模式所对应的失效机理。     

空间网格结构多维多点随机地震响应分析的高效算法

将林家浩教授提出的“虚拟激励法”进一步推广应用于空间网格结构多维多点非平稳随机地震响应分析,推导了多维虚拟激励随机振动分析方法的理论公式,给出了峰值响应估计方法,并讨论了多维地震动的随机模型及参数选取,通过编制的专用计算机程序分析了网壳结构的随机地震响应。本方法自动包含了参振振型间及各输人地震分量间的相关项,计算精确、快速,非常适合分析频率密集型空间网格结构的随机地震响应,是一种高效的随机振动分析算法。     

黏滞阻尼器在单层网壳结构中的优化布置

目前采用黏滞阻尼器对单层网壳结构进行减振控制时,阻尼器最优布置位置通过试算确定。针对此问题,推导了地震作用下黏滞阻尼器耗能公式,提出了以能量比例系数为评价指标的阻尼器优化布置准则。以单层球面网壳和单层柱面网壳为例,对比分析了地震作用下分别采用优化布置准则与现有布置方式布置阻尼器时结构最大节点位移减振系数,验证了所提出优化布置准则的正确性及在单层球面网壳和单层柱面网壳中的适用性。     

弦支穹顶结构的抗震性能研究

弦支穹顶是一种受力性能优良的结构体系，它综合了单层网壳结构和索穹顶结构的优点，详细分析了影响弦支穹顶结构自振特性的各类参数，指出了边界条件对结构抗震性能的决定性影响。研究表明：当采用径向滑动边界时，即边界节点竖向和法向受到约束而容许径向在水平面滑动时，局部布索的弦支穹顶具有较佳的抗震性能；当边界条件相同时，弦支穹顶在水平地震和竖向地震作用下反应相似，只是程度上不同。     

双层球面网壳动力失效分析及地震损失评估

双层球面网壳结构是一种缺陷敏感型结构,影响结构动力失效的初始缺陷主要有杆件的初弯曲、杆件的残余应力和结构节点的初始安装偏差3种。本文首先利用有限元软件ANSYS的二次开发功能开发了可以考虑初始弯曲和残余应力的杆单元,接着利用动力增量法(IDA)系统地研究了这3种缺陷对结构动力失效的影响,最后总结提出了考虑缺陷的双层球面网壳结构的抗震损失评估方法。