检索结果-内蒙古大学图书馆

工程科学与技术 2017年第5期49卷 13-21页

作者：高占远薛素铎天津城建大学天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室天津300384 北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室北京100124

劲性支撑穹顶结构是一种新型的索结构,断索(杆)分析对结构破坏机理和倒塌性能研究有十分重要的意义。运用瞬态动力学的Newmark时间积分法对单根索(杆)断裂后结构的力学性能进行分析,提出了响应变化率和动力响应系数,运用其评价各类索(杆... 详细信息

劲性支撑穹顶结构是一种新型的索结构,断索(杆)分析对结构破坏机理和倒塌性能研究有十分重要的意义。运用瞬态动力学的Newmark时间积分法对单根索(杆)断裂后结构的力学性能进行分析,提出了响应变化率和动力响应系数,运用其评价各类索(杆)破断对结构的影响程度。根据局部断索(杆)是否引起其他索杆的强度破坏和过大位移将杆件分为全局敏感性构件、局部敏感性构件和不敏感性构件。提出了一种杆件重要性系数,表征杆件的重要性并对其重要性排序。研究表明:内外环杆、外斜杆和外撑杆破断结构发生连续倒塌,其为全局敏感性构件;外脊索、中脊索、内脊索、中斜杆、内斜杆和内撑杆破断对其附近的构件影响较大,为局部敏感性构件;外环杆的杆件重要性排在首位,内脊索排在末位。

关键词：劲性支撑穹顶结构断索(杆)分析敏感性杆件重要性

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劲性支撑穹顶结构找形分析

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四川大学学报（工程科学版） 2014年第1期46卷 87-94页

作者：高占远薛素铎李雄彦何永发北京工业大学空间结构研究中心北京100124

针对索垂度在施工成形过程中不可忽略的问题,采用悬链线单元模拟索,依据胡克定律、小应变假设和变形协调方程等条件,推导了索原长的计算公式,给出了一种已知任意一个正值求解索原长度的二分法。在正交索网结构中,采用该二分法求得的索... 详细信息

针对索垂度在施工成形过程中不可忽略的问题,采用悬链线单元模拟索,依据胡克定律、小应变假设和变形协调方程等条件,推导了索原长的计算公式,给出了一种已知任意一个正值求解索原长度的二分法。在正交索网结构中,采用该二分法求得的索原长与已知条件给出的索原长进行对比,其误差均不超过0.16%,且不同初始值计算得到的索原长差别不大。针对劲性支撑穹顶结构的找形分析问题,给出了一种FEDR法,即有限元动力松弛法,以期提高动力松弛法的计算精度和可靠性。给出了找形分析的求解策略,并通过FORTRAN语言和ANSYS的APDL语言编制找形分析程序。对正交索网和跨度为71.2 m设两道环杆的肋环型劲性支撑穹顶结构进行找形分析,ANSYS有限元分析与FORTRAN语言找形程序求得的杆件内力进行对比,其误差均不超过0.42%。

关键词：劲性支撑穹顶结构找形 FEDR(有限元动力松弛)法悬链线单元索二分法

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劲性支撑穹顶结构施工成形及力学性能试验研究

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建筑结构学报 2015年第10期36卷 29-36页

作者：高占远薛素铎何永发张超北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室北京100124 清华大学土木工程系北京100084

为研究劲性支撑穹顶结构的施工方法及力学性能,设计了直径为6 m环向8等分的肋环型劲性支撑穹顶结构模型。采用中心场地拼装逐步张拉提升的施工方法,分别对有临时支撑和无临时支撑两种情况下结构的施工成形过程进行施工试验和监测,并对... 详细信息

为研究劲性支撑穹顶结构的施工方法及力学性能,设计了直径为6 m环向8等分的肋环型劲性支撑穹顶结构模型。采用中心场地拼装逐步张拉提升的施工方法,分别对有临时支撑和无临时支撑两种情况下结构的施工成形过程进行施工试验和监测,并对其进行施工成形分析;对8个方向、4个方向和2个方向的对称张拉方案进行研究;进行了满跨和半跨的静力加载试验,并与有限元分析结果进行对比。结果表明:提出的施工方法充分考虑了劲性支撑穹顶结构的特点,简单高效,可应用于实际工程;设临时支撑和不设临时支撑结构模型的杆件内力和节点坐标的有限元动力松弛(FEDR)法计算结果和试验值吻合较好;不同张拉方案试验值和FEDR法计算值相差均在7.8%以内,因此可依据实际工程的需要,选取适当的对称张拉方案;有限元分析结果与静力试验结果基本吻合。

关键词：劲性支撑穹顶结构施工方法静力试验力学性能

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劲性支撑穹顶结构施工成形分析

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铁道工程学报 2013年第11期30卷 82-87页

作者：薛素铎高占远李雄彦北京工业大学北京100124

研究目的:劲性支撑穹顶结构是一种新型的预应力空间结构,克服了索穹顶结构的许多施工技术难题。该结构具有节点定位容易、结构效率高及自支撑自平衡等特点。从工程应用的角度,结合劲性支撑穹顶结构的自身特点,本文提出了一种施工安装张... 详细信息

研究目的:劲性支撑穹顶结构是一种新型的预应力空间结构,克服了索穹顶结构的许多施工技术难题。该结构具有节点定位容易、结构效率高及自支撑自平衡等特点。从工程应用的角度,结合劲性支撑穹顶结构的自身特点,本文提出了一种施工安装张拉方法,并给出了模拟分析策略及程序实现方法。研究结论:(1)提出逐节点拼装整体张拉提升的施工安装张拉方法,给出了施工控制和监测方法;(2)采用改进的动力松弛法对施工过程进行模拟分析,给出实现策略,采用FORTRAN和ANSYS的APDL语言编制程序;(3)算例分析表明,提出的施工安装方法可以有效减小结构构件在施工张拉过程中的超张拉问题;(4)研究成果为劲性支撑穹顶结构的工程实践提供施工和分析方法等方面的参考。

关键词：劲性支撑穹顶结构安装张拉方法动力松弛法实现策略

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劲性支撑穹顶结构敏感性分析

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建筑钢结构进展 2015年第5期17卷 46-50页

作者：高占远薛素铎何永发北京工业大学空间结构研究中心北京100124 清华大学土木工程系北京100084

劲性支撑穹顶结构是一种新型的预应力空间结构,施工张拉过程中结构外形很难与设计图纸一致。采用正交设计方法对结构进行敏感性分析。对跨度为76m的肋环型劲性支撑穹顶结构进行敏感性分析,分析表明支座定位的竖向偏差影响大且高度显著,... 详细信息

劲性支撑穹顶结构是一种新型的预应力空间结构,施工张拉过程中结构外形很难与设计图纸一致。采用正交设计方法对结构进行敏感性分析。对跨度为76m的肋环型劲性支撑穹顶结构进行敏感性分析,分析表明支座定位的竖向偏差影响大且高度显著,环向偏差影响小且不显著;对外圈脊索内力,除外圈撑杆杆长偏差影响不显著、内圈斜杆杆长偏差影响显著外,其它影响因素均高度显著。对内测撑杆上节点竖向位移,内圈斜杆和外圈撑杆偏差影响不显著,外圈脊索偏差影响显著,其它影响因素均高度显著。研究成果可为工程实践中的索力调节提供一定的理论参考。

关键词：劲性支撑穹顶结构敏感性分析正交设计方法

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劲性支撑穹顶结构施工成形理论与试验研究

劲性支撑穹顶结构施工成形理论与试验研究

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作者：高占远北京工业大学

学位级别：博士

劲性支撑穹顶结构是一种新型的预应力空间结构，上层是索网体系，下层为刚性杆支撑，除竖向撑杆外，其它刚性杆均为高强钢拉杆。它是由索穹顶结构发展而来的。索穹顶结构集新材料、新技术、新工艺于一身，具有造型美观、构造轻盈、高效... 详细信息

劲性支撑穹顶结构是一种新型的预应力空间结构，上层是索网体系，下层为刚性杆支撑，除竖向撑杆外，其它刚性杆均为高强钢拉杆。它是由索穹顶结构发展而来的。索穹顶结构集新材料、新技术、新工艺于一身，具有造型美观、构造轻盈、高效率、自支撑自平衡等优点。但由索穹顶结构自身的特点决定其施工成形过程中存在杆件定位困难、杆件几乎不存在自然刚度等缺点。为了克服索穹顶结构上述缺点并保留其优点，提出了劲性支撑穹顶结构。本文以劲性支撑穹顶结构为研究对象，对结构合理性、静力性能、施工成形理论及模型试验等进行研究，研究成果可用于指导劲性支撑穹顶结构的工程实践。主要研究内容及成果如下:\n (1)劲性支撑穹顶结构的结构合理性及静力性能研究总结分析了索穹顶结构的优缺点，考虑高强钢拉杆的发展，提出了劲性支撑穹顶结构。为充分发挥索穹顶结构的优点，提出了保留索穹顶结构拓扑形式的劲性支撑穹顶结构。分析表明劲性支撑穹顶结构不仅克服了索穹顶结构的缺点同时保留了其造型别致、构造轻盈、自支撑自平衡等优点。\n 将劲性支撑穹顶结构与索穹顶结构的静力性能进行对比，探讨了初始预应力水平、矢高、跨度及环向等分数等参数对结构静力性能的影响规律。研究表明劲性支撑穹顶结构具有良好的静力性能和结构整体性，进行结构设计时，初始预应力水平、内圈脊索内力、外圈环杆内力以及节点位移是主要控制因素。\n (2)无应力索长计算方法研究劲性支撑穹顶结构施工成形过程中，无应力索长的计算精度直接影响结构的几何造型，也是施工模拟中首要解决的问题之一。本文采用悬链线单元模拟索，推导出了考虑有应力索长和索张力水平分量的荷载沿索长度方向均匀分布的无应力索长计算公式。给出了该公式的适用条件。针对无应力索长计算公式的超越方程，本文提出了一种给定任一初始预应力的二分法求解区间的确定方法，给出了求解无应力索长度的求解策略及程序。\n (3)劲性支撑穹顶结构的找形方法研究劲性支撑穹顶结构的找形分析是力平衡分析的逆问题，即确定几何稳定结构和求出不断满足平衡条件的几何形状的分析过程。本文提出了一种FEDR算法，该方法首先对动力松弛法进行改进，克服其容易错过局部极小值的现象，而后结合悬链线单元和有限元方法形成新的找形分析方法。给出了FEDR法找形分析策略，通过FORTRAN语言和ANSYS的APDL语言编制了FEDR法的找形分析程序。\n (4)劲性支撑穹顶结构施工方法研究基于已有索穹顶结构实际工程的施工方法优缺点总结和劲性支撑穹顶结构的特点，本文提出了中心场地拼装逐步张拉提升的施工方法和地面拼装高空提升一次张拉成形的施工方法，将两种施工方法进行对比分析，采用中心场地拼装逐步张拉提升的施工方法。该方法操作简单、便于施工、避免了高空作业及索的反复放松和张拉。提出以高强钢拉杆和脊索的张拉力为主、监测工装索长为辅的控制方法。采用悬链线单元模拟索、杆单元模拟杆，对劲性支撑穹顶结构的施工张拉安装张拉方法进行施工成形分析，应用FORTRAN语言和ANSYS的APDL语言编制施工成形分析程序。\n (5)劲性支撑穹顶结构施工敏感性分析分析了劲性支撑穹顶结构施工过程中可能产生的误差及原因，并将误差进行分类。采用正交试验设计方法对劲性支撑穹顶结构的设计误差（弹性模量）、施工误差（支座定位误差和杆件长度偏差）进行敏感性分析。考察外圈脊索内力和内拉环撑杆上节点竖向位移的影响因素，并分析各因素的影响显著程度。得到的结论可为劲性支撑穹顶结构工程实践中的索力调节提供理论依据。\n (6)劲性支撑穹顶结构模型试验研究设计了一直径为6m的劲性支撑穹顶结构试验模型，采用中心场地拼装逐步张拉提升的施工方法。研究了结构在带临时支撑和不带临时支撑两种情况下的施工方法，将每一步的试验结果与理论分析结果进行对比，验证了施工成形分析方法的高效性和可行性。研究了结构在8个方向、4个方向和2个方向同时对称张拉的张拉方案。给出结构在施工成形过程中遇到的关键问题及解决方案。对节点的可行性进行了分析。对结构在满跨和半跨均布荷载作用下的静力性能进行试验研究，将试验结果和理论分析结果进行对比。研究表明该施工方法是简单可行的，施工和静力性能分析方法可以指导工程实践。

关键词：劲性支撑穹顶结构无应力索长找形分析施工方法静力性能试验

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劲性支撑穹顶结构设计施工一体化分析

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工业建筑 2015年第1期45卷 56-61页

作者：高占远薛素铎李雄彦何永发北京工业大学空间结构研究中心北京100124 清华大学土木工程系北京100084

劲性支撑穹顶结构是一种新型的预应力空间结构,上层为索网体系,下部为刚性杆支撑体系,除撑杆外均为高强钢拉杆。从工程应用的角度,提出劲性支撑穹顶结构的设计施工一体化分析方法和步骤,并指出其中的关键问题。指出几何形状确定的关键... 详细信息

劲性支撑穹顶结构是一种新型的预应力空间结构,上层为索网体系,下部为刚性杆支撑体系,除撑杆外均为高强钢拉杆。从工程应用的角度,提出劲性支撑穹顶结构的设计施工一体化分析方法和步骤,并指出其中的关键问题。指出几何形状确定的关键参数是跨度、矢高、环向等分数、径向分格数以及节点坐标,依据工程实际、相关规范以及高强度钢拉杆材料的具体要求,确定各参数。并给出一种新型的撑杆下节点及关键参数的确定方法、中心场地拼装逐步张拉提升的施工方法和安装步骤。最后应用FEDR(finite element dynamic relaxation)法对施工过程进行成形分析。研究成果可为劲性支撑穹顶结构工程实际的设计与施工提供必要的理论参考。

关键词：劲性支撑穹顶结构设计施工一体化分析 FEDR法中心场地拼装逐步张拉提升法

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Levy型劲性支撑穹顶结构连续倒塌分析

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工程科学与技术 2021年第4期53卷 178-183页

作者：高占远薛素铎罗大杰杨伟奇天津城建大学天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室天津300384 北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室北京100124

劲性支撑穹顶结构在遭受意外冲击时,可能发生连续倒塌,造成财产损失,甚至人员伤亡,因此分析其连续倒塌性能十分必要。本文依据Levy型劲性支撑穹顶结构的特点,给出杆件阀值系数及其计算公式,提出连续倒塌判别准则及倒塌类型;基于响应差... 详细信息

劲性支撑穹顶结构在遭受意外冲击时,可能发生连续倒塌,造成财产损失,甚至人员伤亡,因此分析其连续倒塌性能十分必要。本文依据Levy型劲性支撑穹顶结构的特点,给出杆件阀值系数及其计算公式,提出连续倒塌判别准则及倒塌类型;基于响应差值的损伤系数,给出杆件重要性系数;依据杆件重要性系数对Levy型劲性支撑穹顶结构的杆件重要性进行计算并排序;基于连续倒塌判别准则和杆件重要性分析结果,提出连续倒塌分析方法和流程,分析结构的连续倒塌性能,矢跨比、初始预应力对连续倒塌性能的影响,给出劲性支撑穹顶结构抗连续倒塌的方法。研究表明:Levy型劲性支撑穹顶结构的连续倒塌类型分为无倒塌、局部倒塌和整体倒塌;结构外环杆重要性系数最大,其次是内环杆;外环杆、内环杆和节点发生破坏,结构将发生连续倒塌,其它杆件破坏结构不会发生倒塌;矢跨比越小、初始预应力越大,杆件的重要性越小;加强节点和环向杆件根数可提高结构的抗连续倒塌能力。

关键词：劲性支撑穹顶结构倒塌分析判别准则抗倒塌措施

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劲性支撑穹顶结构索膜协同工作性能的研究

劲性支撑穹顶结构索膜协同工作性能的研究

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作者：贾庆茂北京工业大学

学位级别：硕士

劲性支撑穹顶结构是一种新型的空间张拉结构，该结构是基于索穹顶结构发展起来的一种上柔下刚的自平衡体系。目前对该类结构受力性能的研究仅考虑索杆部分，而忽略了薄膜部分对整个结构承载能力的影响，但在实际的工程中，膜材中的预应... 详细信息

劲性支撑穹顶结构是一种新型的空间张拉结构，该结构是基于索穹顶结构发展起来的一种上柔下刚的自平衡体系。目前对该类结构受力性能的研究仅考虑索杆部分，而忽略了薄膜部分对整个结构承载能力的影响，但在实际的工程中，膜材中的预应力会有效改善结构的抗扭刚度，并对结构力学性能产生影响。为全面了解劲性支撑穹顶整体结构的受力性能，很有必要对其进行力学性能分析及试验研究。主要研究内容和成果为:\n (1)针对Geiger型劲性支撑穹顶结构，通过建立合理的计算模型，采用非线性有限元分析方法，对不同结构荷载分布（满跨荷载及半跨荷载）、初始预应力、矢跨比、跨度、环向等分数等参数选取对结构静力性能的影响进行了研究;分析了劲性支撑穹顶整体结构的模态性能，并针对各阶自振频率和振型进行了讨论。研究表明:在荷载作用下，虽然结构的静力性能有所降低，但保持了良好的整体性;预应力、矢跨比、环向等分数对结构静力性能影响较大;结构的频率比较密集，并且出现频率值相同的多对振型。\n (2)本文对跨度为6m的Geiger型劲性支撑穹顶索膜结构模型进行了静力性能试验研究，对其试验结果与理论分析结果进行对比分析。同时，与不考虑索膜协同工作的结构进行了对比分析。研究表明:结构在荷载作用下，结构的实测值与理论计算值基本吻合;劲性支撑穹顶考虑索膜协同工作的整体结构对结构静力性能的影响比较小，而对于结构的节点位移影响较大。\n (3)本文对跨度为6m的Geiger型劲性支撑穹顶索膜结构模型进行了模态特性的试验研究，并对比分析了其试验值与理论值，同时分析了全跨荷载、半跨荷载及初始预应力等参数改变对结构振动频率的影响;对比分析了考虑索膜协同工作与不考虑索膜协同工作对结构自振频率的影响。研究表明:结构理论振型与试验振型吻合度较好，结构自振频率理论值与试验值误差较小;荷载作用会改变结构模态特性，荷载可在一定程度上等效为结构重量;预应力水平可以有效的改变结构模态性能;分析试验数据结果，得出结构阻尼比在0.008-0.02范围内;考虑索膜协同工作的整体结构对结构的模态性能影响较大。因此，在对结构进行模态性能分析时需要考虑索膜协同工作性能的影响。

关键词：劲性支撑穹顶结构静力性能索膜协同工作模态特性

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劲性支撑穹顶结构动力特性试验及风振响应分析

劲性支撑穹顶结构动力特性试验及风振响应分析

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作者：何永发北京工业大学

学位级别：硕士

劲性支撑穹顶结构是在索穹顶结构的基础上发展起来的一种刚柔结合的新型预应力空间结构，其上部为空间索网体系，下部为刚性杆支撑体系。该结构没有改变索穹顶的拓扑形式，结构受力合理。作为新型大跨度结构，劲性支撑穹顶的模态特性是... 详细信息

劲性支撑穹顶结构是在索穹顶结构的基础上发展起来的一种刚柔结合的新型预应力空间结构，其上部为空间索网体系，下部为刚性杆支撑体系。该结构没有改变索穹顶的拓扑形式，结构受力合理。作为新型大跨度结构，劲性支撑穹顶的模态特性是其固有的重要力学性能，它直接影响到动荷载，如风和地震这两类动力荷载作用于结构自身的效应，是结构动力分析的基础。除此之外，了解结构的模态特性的发展规律，尤其是自振频率的规律，可以有效的避免结构在动力荷载作用下发生共振现象的可能性。由于劲性支撑穹顶结构是新型结构，其动力性能尚不知晓，故对进行模态分析具有十分重要的意义。本文以劲性支撑穹顶结构模态性能试验为基础，研究了结构模态性能及抗风性能。主要研究内容及成果如下:　　1、劲性支撑穹顶结构模态性能试验研究　　对一跨度为6m的劲性支撑穹顶结构模型进行了模态特性试验研究及理论分析。利用有限元理论计算得到不同参数下结构的频率值及振型;采用锤击法完成了对模型的模态特性数据测定;分析了全跨荷载、半跨荷载及初始预应力等参数改变对结构振动频率的影响。结果表明:自振频率的理论值与试验值吻合较好，二者变化趋势一致;预应力增加会使结构自振频率增加，且高阶频率增加较快;荷载作用使结构低阶频率减小而高阶频率增加;结构的阻尼比0.005-0.01范围内。　　2、劲性支撑穹顶结构模态特性参数分析　　选用杆元和索元建立有限元模型，采用分块Lanczos模态计算方法，分析了劲性支撑穹顶结构不同荷载工况下结构的模态特性，讨论了初始预应力、杆件截面面积及高度、跨度、矢高、荷载等参数对结构自振频率的影响。算例分析表明:劲性支撑穹顶结构自振频率较小且分布密集，出现大小相近或相同的频率对及相互对称的振型;环向等分数和杆件截面面积对劲性支撑穹顶结构的自振频率影响较小;荷载作用使结构的自振频率变小;预应力、跨度及矢高对自振频率影响较大，应在结构设计阶段给予充分考虑。　　3、劲性支撑穹顶结构抗风性能分析　　本文利用线性滤波器法中的AR法，采用Davenport及Panofsky风速谱，考虑风速的空间相关性，并结合结构风压谱随高度变化的特点，编制了脉动风速时程模拟程序;采用时域分析方法，结合美国国家荷载规范，对劲性支撑穹顶结构进行了风振响应分析。研究了劲性支撑穹顶结构在水平风和竖向风单独作用及共同作用下的响应，并分析了初始预应力、矢高、跨度及环向等分数对结构风振响应的影响。水平风与竖向风共同作用下结构节点位移均值位于二者单独作用于结构时的位移均值之间，预应力对结构风振响应的影响显著，预应力增加对减小跨中节点的竖向位移更为有效，节点位移均值随矢高或跨度增加而变大，环向等分数减小会导致结构的竖向位移均值及幅值增大，将风振系数进行统计分析，得到了便于工程设计人员运用该结构的风振系数。

关键词：劲性支撑穹顶结构动力特性风振响应

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