交替提升与张拉的索穹顶结构施工优化方法 被引量：2

1

作者 姜正荣 苏延 +3 位作者 石开荣 李之吉 魏德敏 梁霖 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期663-669,共7页

为确保索穹顶结构施工成型前索杆内力的平稳变化,提出了交替提升内拉环与张拉最外圈斜索的施工优化方法.首先,以施工过程中的平均结构应变能最小为优化目标,对内拉环的逐级提升高度进行优化;其次,通过仿真分析得到施工过程中的索杆内力... 为确保索穹顶结构施工成型前索杆内力的平稳变化,提出了交替提升内拉环与张拉最外圈斜索的施工优化方法.首先,以施工过程中的平均结构应变能最小为优化目标,对内拉环的逐级提升高度进行优化;其次,通过仿真分析得到施工过程中的索杆内力和节点位移,并与仅张拉最外圈斜索的施工方法进行对比.结果表明:交替提升内拉环与张拉最外圈斜索的施工优化方法可有效减小施工过程中的索杆内力,降幅最大达61.83%,避免了施工成型前索杆内力的大幅波动,且结构位形变化较平缓,相邻施工步的竖向位移差最大为1.43 m,平均结构应变能较低,仅为55.03%,优化效果显著,验证了该优化方法对索穹顶结构施工模拟的适用性. 展开更多

关键词 索穹顶结构 交替提升与张拉 施工仿真 施工优化

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刚性索穹顶结构的近似优化与性能分析 被引量：6

2

作者 吴慧 岑迪钦 高博青 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1966-1971,共6页

针对索穹顶结构脊索容易退出工作、施工技术要求高、边环梁压力大等问题,给出一种把脊索换成刚性构件而成的刚性索穹顶结构,并采用均匀设计方法对刚性索穹顶结构进行近似优化分析.选用U12(37)均匀设计表,以一个跨度为60 m,承受轴对称均... 针对索穹顶结构脊索容易退出工作、施工技术要求高、边环梁压力大等问题,给出一种把脊索换成刚性构件而成的刚性索穹顶结构,并采用均匀设计方法对刚性索穹顶结构进行近似优化分析.选用U12(37)均匀设计表,以一个跨度为60 m,承受轴对称均布荷载作用的肋环型刚性索穹顶结构为例进行分析,建立结果指标与设计参数之间的近似函数关系,获得近似优化的刚性索穹顶,并通过极值分析证明结果的可靠性.在此基础上,通过与相应索穹顶结构的分析比较,结果表明,刚性索穹顶结构具有上弦构件受拉、安装时只需张拉斜索,当向下荷载增大时,边环梁压力将逐渐减小. 展开更多

关键词 刚性索穹顶结构 索穹顶结构 均匀设计方法 性能比较

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刚性索穹顶的静力性能与可靠性灵敏度分析

3

作者 高博青 岑迪钦 吴慧 《深圳大学学报（理工版）》 EI CAS 北大核心 2013年第3期325-330,共6页

针对索穹顶结构形式单一和上弦脊索易退出等欠缺,提出一种正方形刚性索穹顶结构,该结构与张弦梁相比,在跨中净高上具有优势.以一个跨度为48m,矢跨比为1/16的正方形刚性索穹顶结构为例进行性能研究,采用基于正交设计响应面的Monte Carlo... 针对索穹顶结构形式单一和上弦脊索易退出等欠缺,提出一种正方形刚性索穹顶结构,该结构与张弦梁相比,在跨中净高上具有优势.以一个跨度为48m,矢跨比为1/16的正方形刚性索穹顶结构为例进行性能研究,采用基于正交设计响应面的Monte Carlo法,对其进行双随机下的可靠性灵敏度分析,并与相同跨度和矢跨比的张弦梁结构比较.结果表明,在相同荷载作用下,正方形刚性索穹顶结构的最大位移要小于张弦梁结构;在位移控制下,刚性杆件截面积和荷载对正方形刚性索穹顶结构失效较为敏感;刚性杆件截面积、荷载和外圈斜索的预应力水平对张弦梁结构失效较为敏感. 展开更多

关键词 结构工程 正方形刚性索穹顶结构 张弦梁结构 结构性能 双随机 可靠性灵敏度

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Geiger型索穹顶冲击动力响应与失效机理研究

4

作者 陈联盟 黄奔程 +4 位作者 曾一洪 李泽斌 黄开宇 李桅 董石麟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第18期145-154,共10页

针对当前索穹顶结构缺乏冲击荷载作用下结构动力响应和失效机理的研究现状,该文基于ANSYS/LS-DYNA分析软件,提出了Geiger型索穹顶结构冲击动力分析模型,详细分析了冲击作用下结构的节点位移和杆件内力响应,并进一步结合美国规范UFC4-023... 针对当前索穹顶结构缺乏冲击荷载作用下结构动力响应和失效机理的研究现状,该文基于ANSYS/LS-DYNA分析软件,提出了Geiger型索穹顶结构冲击动力分析模型,详细分析了冲击作用下结构的节点位移和杆件内力响应,并进一步结合美国规范UFC4-023-03的倒塌准则,对结构的失效模式进行评价,提出了三种失效模式,即结构轻微损伤、结构局部损伤和结构整体失效。随后,基于冲击破坏杆件数和杆件内力损伤程度,提出了结构整体损伤指数的概念,通过参数分析,探索了索穹顶结构在不同冲击物参数下整体损伤指数的变化特点及不同设计参数下的抗冲击性能。研究发现了整体损伤指数与三种失效模式之间的关系:当失效模式为结构轻微损伤时,其整体损伤指数小于0.3;当失效模式为结构局部损伤时,其整体损伤指数位于0.3~0.8之间;当失效模式为结构整体失效时,其整体损伤指数大于0.8。基于此提出了失效模式控制方程。冲击荷载越靠近结构中心,结构发生整体失效概率越大,反之则局部损伤和轻微损伤概率越大。提高初始预应力水平和杆件截面面积能有效提高结构的抗冲击性能。 展开更多

关键词 索穹顶结构 冲击荷载 失效模式 动力响应 参数分析

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拉索对肋环型索穹顶结构的敏感性分析 被引量：20

5

作者 高博青 谢忠良 +1 位作者 梁佶 彭伟贤 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期1685-1689,共5页

针对在施工张拉过程中索穹顶结构拉索的初始预应力值难以与设计值一致的问题,为了找出索穹顶结构中的敏感拉索以指导设计与施工,采用正交设计方法分析了拉索对结构的敏感性.通过建立L49(78)正交表,以一个跨度为50 m,承受轴对称荷载作用... 针对在施工张拉过程中索穹顶结构拉索的初始预应力值难以与设计值一致的问题,为了找出索穹顶结构中的敏感拉索以指导设计与施工,采用正交设计方法分析了拉索对结构的敏感性.通过建立L49(78)正交表,以一个跨度为50 m,承受轴对称荷载作用的肋环型索穹顶结构为例,研究了拉索对结构的静力、动力及稳定的敏感性,并与其他敏感性分析方法作了比较.分析结果表明,拉索对结构的静力敏感性明显高于对动力和稳定的敏感性,并且拉索对结构的敏感性高低与拉索的位置有关,在整个结构中以外环索最为关键,在设计与施工中必须严格控制其应力状态. 展开更多

关键词 索穹顶结构 拉索 敏感性分析 正交设计方法

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索穹顶结构施工成形理论分析和试验研究 被引量：19

6

作者 陈联盟 董石麟 袁行飞 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第11期33-36,113,共5页

根据索穹顶结构由拉索和压杆组成的几何拓扑关系,提出一种新的施工成形方案——由外及里逐圈按阶段分批调节压杆长度到原长的成形方案;并采用抛物线单元建立已知原长的构件变形后节点坐标与构件内力之间的关系,在此基础上提出了一种基... 根据索穹顶结构由拉索和压杆组成的几何拓扑关系,提出一种新的施工成形方案——由外及里逐圈按阶段分批调节压杆长度到原长的成形方案;并采用抛物线单元建立已知原长的构件变形后节点坐标与构件内力之间的关系,在此基础上提出了一种基于动力松弛法、控制构件原长求解各阶段平衡态时杆件内力和节点坐标的理论分析方法;最后通过设计加工一直径为5 m的索穹顶模型试验对该施工成形方案的可行性及理论分析方法的正确性进行了模拟和验证。试验结果与理论计算值基本符合,表明基于动力松弛法、控制构件原长的找形分析方法是正确有效的、由外及里逐圈分批调节压杆长度到原长的施工成形方案是可行的。 展开更多

关键词 索穹顶结构 施工方案 动力松弛法 原长 模型试验

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索穹顶结构非线性分析的曲线索单元有限元法 被引量：23

7

作者 唐建民 沈祖炎 钱若军 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 1996年第1期6-10,共5页

针对目前在国内外引起广泛关注的大跨度索穹顶结构建议了一种五节点曲线索单元有限元法，利用四次多项式作为位移插值函数，由应变的定义建立了可以考虑任意高阶位移影响的非线性应变几何关系，从非线性弹性理论出发并基于Ｌａｅｒａｎ... 针对目前在国内外引起广泛关注的大跨度索穹顶结构建议了一种五节点曲线索单元有限元法，利用四次多项式作为位移插值函数，由应变的定义建立了可以考虑任意高阶位移影响的非线性应变几何关系，从非线性弹性理论出发并基于Ｌａｅｒａｎｓｉａｎ坐标推导了有限元基本方程，进行了实例计算．结果表明，文中方法精度极高，适合于分析设计大跨度索网、索穹顶及拉线塔等结构时采用和参考． 展开更多

关键词 索穹顶结构 非线性 有限元法

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Kiewitt型索穹顶结构自应力模态分析及优化设计 被引量：18

8

作者 陈联盟 袁行飞 董石麟 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期73-77,共5页

为了解新型Kiewitt型索穹顶结构的受力性能,采用节点平衡理论和平衡矩阵理论对该结构的自应力模态进行了详细分析,并对这类具有多个整体自应力模态的索穹顶结构采用非线性规划、以初应变能最小为优化目标进行了预应力优化.研究表明,考... 为了解新型Kiewitt型索穹顶结构的受力性能,采用节点平衡理论和平衡矩阵理论对该结构的自应力模态进行了详细分析,并对这类具有多个整体自应力模态的索穹顶结构采用非线性规划、以初应变能最小为优化目标进行了预应力优化.研究表明,考虑结构对称性后体系超静定次数等于基于平衡矩阵理论运用奇异值分解法求得的整体自应力模态数,且其整体模态数随环索数的增加而呈规律性增加,预应力优化后的合理初始预应力分布在一定的荷载工况作用下由于部分索临近松弛而达到极限状态. 展开更多

关键词 Kiewitt型索穹顶结构 自应力模态 预应力优化

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肋环型索穹顶结构的几何法施工及工程应用 被引量：8

9

作者 张成 吴慧 +1 位作者 高博青 王昌洪 《深圳大学学报（理工版）》 EI CAS 北大核心 2012年第3期195-200,共6页

针对索穹顶结构张拉难于控制和安装技术要求高的问题,提出一种只需张拉端部斜索的肋环型索穹顶结构施工成形方法.根据肋环型索穹顶结构竖压杆、脊索和斜索之间的几何关系,计算安装过程的竖压杆临时标高,设计并采用几何法安装了中国第一... 针对索穹顶结构张拉难于控制和安装技术要求高的问题,提出一种只需张拉端部斜索的肋环型索穹顶结构施工成形方法.根据肋环型索穹顶结构竖压杆、脊索和斜索之间的几何关系,计算安装过程的竖压杆临时标高,设计并采用几何法安装了中国第一座索穹顶结构,验证了该施工成形方案的可行性.结果表明,几何施工法只需张拉端部斜索,索穹顶结构会自动成形,不需要大规模调整拉索的预应力,降低了施工技术要求,使索穹顶结构有可能得到普遍推广. 展开更多

关键词 结构工程 索穹顶结构 几何法施工 端斜索张拉 大跨度建筑

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索穹顶结构施工过程时变力学分析 被引量：9

10

作者 张建华 张毅刚 +1 位作者 高波涛 尤德清 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期48-52,共5页

为了解决索穹顶结构施工过程分析的难题,应用非线性时变有限元方法对索穹顶结构施工过程进行了分析,全过程跟踪分析索穹顶结构在各施工阶段的力学性状,得出施工过程杆件内力和节点位移的演变规律,得出不考虑施工过程的时变效应对结构设... 为了解决索穹顶结构施工过程分析的难题,应用非线性时变有限元方法对索穹顶结构施工过程进行了分析,全过程跟踪分析索穹顶结构在各施工阶段的力学性状,得出施工过程杆件内力和节点位移的演变规律,得出不考虑施工过程的时变效应对结构设计偏于不安全的结论,为该类结构的设计和施工提出指导性建议. 展开更多

关键词 索穹顶结构 施工过程 时变力学 几何非线性

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索穹顶结构整体可行预应力概念及其应用 被引量：80

11

作者 袁行飞 董石麟 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第2期33-37,61,共6页

索穹顶结构是发展和推广Fuller张拉整体结构思想后 ,实现的一种新型大跨度空间结构。本文从索穹顶结构特有的杆件拓扑关系入手 ,提出了整体可行预应力 ,这一新概念 ,通过求解单位整体可行预应力 ,解决了多自应力模态下该体系稳定性判定... 索穹顶结构是发展和推广Fuller张拉整体结构思想后 ,实现的一种新型大跨度空间结构。本文从索穹顶结构特有的杆件拓扑关系入手 ,提出了整体可行预应力 ,这一新概念 ,通过求解单位整体可行预应力 ,解决了多自应力模态下该体系稳定性判定问题 ;通过求解预应力水平系数 ,对索穹顶结构的预应力优化设计做了研究 ,文章对若干算例的计算分析 。 展开更多

关键词 索穹顶结构 整体可行预应力 稳定性 优化设计

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索穹顶结构体系若干问题研究新进展 被引量：20

12

作者 董石麟 袁行飞 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期1-7,共7页

对索穹顶结构的若干问题最新研究成果进行了汇总和探讨,主要内容包括索穹顶结构体系的改良和创新、结构初始预应力确定、施工成形分析、模型试验和敏感性分析,并提出了结构动态设计、新体系新材料应用、流固耦合、气动形态优化与控制、... 对索穹顶结构的若干问题最新研究成果进行了汇总和探讨,主要内容包括索穹顶结构体系的改良和创新、结构初始预应力确定、施工成形分析、模型试验和敏感性分析,并提出了结构动态设计、新体系新材料应用、流固耦合、气动形态优化与控制、自适应可调节技术等进一步研究方向,为深化该体系研究和实际工程应用提供理论基础. 展开更多

关键词 索穹顶 结构新形式 初始预应力 施工分析 试验研究 结构敏感性

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索穹顶结构体系的研究进展 被引量：20

13

作者 詹伟东 董石麟 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第10期1298-1307,共10页

索穹顶结构是由索、杆及膜组成的新型预应力空间结构体系.简单回顾了索穹顶结构的发展过程并介绍了6个索穹顶结构工程实例,阐述了国内外对索穹顶结构在结构形态、静力和动力特性、施工成形技术和实验模型等方面的研究现状,讨论了索穹顶... 索穹顶结构是由索、杆及膜组成的新型预应力空间结构体系.简单回顾了索穹顶结构的发展过程并介绍了6个索穹顶结构工程实例,阐述了国内外对索穹顶结构在结构形态、静力和动力特性、施工成形技术和实验模型等方面的研究现状,讨论了索穹顶结构的研究方向,为索穹顶结构的实际工程研究提供有益的参考. 展开更多

关键词 索穹顶结构 工程实例 研究进展

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新型环箍穹顶全张力结构局部断索抗连续倒塌性能分析 被引量：8

14

作者 朱明亮 陆金钰 郭正兴 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1057-1062,共6页

为了探究一种由周边环形张拉整体和中部索穹顶组成的新型环箍穹顶全张力结构局部断索的抗连续倒塌性能,在分析其静力及动力特性的基础上,利用自编向量式有限元程序建立了环箍穹顶索杆张力结构的数值模型.考虑结构初始状态,采用等效荷载... 为了探究一种由周边环形张拉整体和中部索穹顶组成的新型环箍穹顶全张力结构局部断索的抗连续倒塌性能,在分析其静力及动力特性的基础上,利用自编向量式有限元程序建立了环箍穹顶索杆张力结构的数值模型.考虑结构初始状态,采用等效荷载卸载法分析得到了该结构不同类型拉索破断后剩余结构的动力响应,包括结构位形、节点位移及构件内力等.分析结果表明,利用向量式有限元法能够有效地进行结构局部断索后的动力响应分析;张拉整体单元的拉索破断主要影响所在单元附近的拉索,不会形成连续倒塌;索穹顶内部的拉索破断对周边张拉整体结构影响较小,新型环箍穹顶索杆张力结构具有较好的抗连续倒塌性能. 展开更多

关键词 环箍穹顶全张力结构 断索 连续倒塌 向量式有限元 动力放大系数

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索穹顶结构有限元分析及试验研究 被引量：16

15

作者 袁行飞 董石麟 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期586-592,共7页

针对索穹顶结构的受力性能,采用二节点直线杆单元和新型二节点曲线索单元建立了索穹顶结构混合有限元计算模型,对是否考虑拉索自重垂度进行了比较分析.通过对一直径为5m的肋环型索穹顶模型的实验研究,得到在不同荷载情况下结构的内力和... 针对索穹顶结构的受力性能,采用二节点直线杆单元和新型二节点曲线索单元建立了索穹顶结构混合有限元计算模型,对是否考虑拉索自重垂度进行了比较分析.通过对一直径为5m的肋环型索穹顶模型的实验研究,得到在不同荷载情况下结构的内力和变形规律.实验结果表明,材料下料长度的确定和符合计算模型的节点设计是实际工程设计中的关键问题.实验结果说明了此有限元模型具有较好的精度. 展开更多

关键词 索穹顶结构 张拉整体 几何非线性 二节点曲线索单元

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Geiger型碳纤维索穹顶结构连续倒塌性能非线性分析 被引量：9

16

作者 惠卓 秦卫红 +4 位作者 许剑武 张普 张同庆 解鹏 张润蕾 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第15期114-122,共9页

为了研究Geiger型碳纤维索穹顶结构的连续倒塌路径及破坏模式,基于备用传力路径(alternate path,AP)方法,采用等效荷载瞬时卸载法来模拟初始失效构件的拆除,对矢跨比为0.1的索穹顶结构的连续倒塌全过程进行了非线性动力数值分析。提出... 为了研究Geiger型碳纤维索穹顶结构的连续倒塌路径及破坏模式,基于备用传力路径(alternate path,AP)方法,采用等效荷载瞬时卸载法来模拟初始失效构件的拆除,对矢跨比为0.1的索穹顶结构的连续倒塌全过程进行了非线性动力数值分析。提出结构重要性矩阵和构件重要性系数的概念,建立了倒塌控制方程。依据倒塌控制方程将构件分为:关键构件、重要构件和一般构件。上述三类构件分别对应于在拆除该构件后结构发生整体连续倒塌、局部连续倒塌和不发生连续倒塌三种倒塌结果。通过参数分析,得出结论:对倒塌结果影响较大构件为内环索、内圈和中圈压杆。针对Geiger型碳纤维索穹顶结构提高抗连续倒塌性能提出设计建议。 展开更多

关键词 Geiger型碳纤维索穹顶结构 抗连续倒塌 备用传力路径法 重要性系数

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索穹顶结构索杆破断的敏感性分析 被引量：3

17

作者 姜正荣 刘小伟 +1 位作者 石开荣 罗斌 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期90-96,共7页

提出了基于应变能的索穹顶结构索杆破断敏感性分析方法及其指标,给出了敏感性系数的定义,即索杆破断后振动过程中结构总应变能变化幅值与索杆破断前平衡态结构总应变能的比值.以此系数作为评价结构对索杆破断敏感性的整体指标,将其应用... 提出了基于应变能的索穹顶结构索杆破断敏感性分析方法及其指标,给出了敏感性系数的定义,即索杆破断后振动过程中结构总应变能变化幅值与索杆破断前平衡态结构总应变能的比值.以此系数作为评价结构对索杆破断敏感性的整体指标,将其应用于Levy型索穹顶结构索杆破断的敏感性分析,并与其他方法及指标进行了对比.结果表明:Levy型索穹顶对环索和中心撑杆的破断最为敏感,其中最外圈环索破断对应的敏感性系数最大,因此应着重提高环索和中心撑杆的安全储备;文中提出的评价指标对柔性索穹顶结构较为适用,能够从宏观上表征结构对索杆破断的敏感程度. 展开更多

关键词 索穹顶结构 索杆破断 总应变能 敏感性分析

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索穹顶结构的找力分析方法——不平衡力迭代法 被引量：17

18

作者 阚远 叶继红 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期250-254,共5页

索穹顶的刚度和承载能力都是通过施加预应力来获取的,预应力设计是对索穹顶进行任何其它分析的基础,所以它的找力分析(Force finding)是一项很重要的工作。本文提出一种找力分析方法———不平衡力迭代法,它可以克服整体可行预应力法的... 索穹顶的刚度和承载能力都是通过施加预应力来获取的,预应力设计是对索穹顶进行任何其它分析的基础,所以它的找力分析(Force finding)是一项很重要的工作。本文提出一种找力分析方法———不平衡力迭代法,它可以克服整体可行预应力法的一些不足:即使在索穹顶构件分组发生错误时仍可找到满足已知形状的预应力分布,并且该方法具有良好的稳定性和运算效率,算例表明不平衡力迭代法非常适合大型复杂索穹顶结构的找力分析。 展开更多

关键词 索穹顶结构 找力分析 整体可行预应力法 不平衡力迭代法

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大跨空间结构的新型式──张拉索穹顶结构 被引量：4

19

作者 马立明 沈祖炎 钱若军 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 1995年第2期231-235,共5页

从工程背景和研究特点出发，简单介绍了张拉索穹顶结构体系的研究重点和发展方向．对国内外学者所关注的若干基本理论和应用问题以及索穹顶的结构成形及分析方法进行了扼要叙述．

关键词 张拉整体体系 索穹顶 非线性分析 大跨空间结构

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基于比值更新的索穹顶结构找力分析方法 被引量：5

20

作者 姜正荣 刘小伟 +1 位作者 石开荣 林全攀 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期150-157,共8页

为了快速高效求解索穹顶结构的预应力分布,提出了一种基于比值更新的找力新方法.以不断更新的索预应力比值来分配拉索预应力,以索力和位形作为收敛控制参数,迭代得到满足精度要求的预应力分布.基于此,首先对索穹顶结构进行了不考虑重力... 为了快速高效求解索穹顶结构的预应力分布,提出了一种基于比值更新的找力新方法.以不断更新的索预应力比值来分配拉索预应力,以索力和位形作为收敛控制参数,迭代得到满足精度要求的预应力分布.基于此,首先对索穹顶结构进行了不考虑重力影响的找力分析,验证了该方法的正确性;其次当考虑重力影响且每个索段划分为多个单元时,可引入沿索长的索水平分力这一不变量,将索力的比值替换为索水平分力的比值.结果表明:基于比值更新的找力分析方法计算速度快,位形偏差小,精度高;考虑重力影响的找力分析结果与不考虑重力影响相差较大(最大为19.34%),索穹顶结构的找力分析宜考虑重力的影响;将每个索段划分为单个单元和多个单元的找力分析结果相差甚微(最大仅0.05%),当索预应力较大且索长较短时,可将每个索段划分为单个单元以简化求解预应力分布. 展开更多

关键词 索穹顶结构 找力分析 基于比值更新的找力分析方法 索水平分力

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