摘要：针对索杆预张力结构缺乏有效的连续倒塌发展机理及各类杆件在连续倒塌过程中的重要性评价方法,文中结合某具体工程案例、基于ANSYS/LS-DYNA分析平台、采用全动力等效荷载瞬时卸载法动力分析方法,研究了移除不同构件引发的连续倒塌全过程动力响应及倒塌模式,提出了基于倒塌模式的杆件重要性分类方法;在此基础上,通过比较构件移除前后的节点位移引入了杆件重要性系数指标,进一步探明了各类杆件重要性系数与其杆件重要性类别及移除该杆件引发的相应倒塌模式的关系,最后分析了各设计参数对结构连续倒塌性能的影响。结果表明:(1)移除不同杆件将产生不同的动力响应和倒塌模式,其中移除内环索和外环索后动力响应最大,拉力环上弦次之,其余杆件动力响应较小;(2)各杆件具有的不同的杆件重要性系数,外环索、内环索的杆件重要性系数超过0.18,移除此类杆件将会导致结构产生连续倒塌,属于关键杆件;拉力环上弦的重要性系数在0.18~0.07之间,移除此类杆件将会导致结构产生局部连续倒塌,属于重要杆件;其余杆件的重要性系数均在0.07以下,移除后不会产生连续倒塌,属于普通杆件;(3)预应力水平、杆件截面积及环索半径、压杆长度等设计参数对结构抗倒塌能力的影响不明显,而结构榀数变化对结构各杆件重要性系数及结构倒塌模式影响较大。

摘要：采用整体可行预应力概念对索穹顶结构进行预应力优化、截面优化和形状优化设计。预应力优化采用一维搜索法,截面优化采用齿行法,形状优化采用模式搜索法。算例分析表明,对于预应力优化,当由索松弛控制时,预应力水平系数随初始截面面积的增大而增大;当由挠度控制时,预应力水平系数随截面的增大而减小,使结构在荷载作用下满足约束条件而使预应力水平系数最小;截面优化使构件达到满应力设计状态;形状优化通过改变节点位置使结构拥有承受荷载的最轻的结构重量。

摘要：利用拓扑优化技术来优化结构受力分布、提高结构性能和节约材料在工程设计领域有广泛的应用前景。由于技术和实践的不足,拓扑优化技术在结构工程领域还未形成系统性的结构优化策略,主要还是依靠工程师的工作经验来进行优化设计,尚待深入研究。为此,探索了将拓扑优化策略运用到人行桥的建筑找形当中,基于应变能最小化的优化策略,针对深圳一座实际的行人天桥项目进行了轻量化设计。首先采用连续体拓扑的方法进行了优化研究,然后根据优化结果进行建筑学开孔设计,通过上述过程提高了结构性能,也达到了较好的建筑表现效果。优化结果表明:在减重10.65%的条件下,结构挠度有了较大降低,竖向位移得到了有效控制,本设计中自动化的拓扑优化技术在结构体系上实现了建筑结构一体化的设计目标。

摘要：为进一步探索空腹索桁张力结构初始预应力分布、静力性能及误差敏感性,在理论分析的基础上,设计加工了一直径5m的结构模型.提出了该模型支承平台、可调索杆、连接节点等加工制作方案及基于最小二乘法的各测点内力-应变关系拟合方法,考察了张拉各构件到设计长度时的体系初始预应力分布,模型在满跨、半跨和1/4跨等多种荷载工况下的静力响应及通过调整杆件长度模拟杆长误差以考察长度的误差敏感性.研究表明,当所有构件都张拉到设计长度时,空腹索桁张力结构初始预应力分布将达到设计值;结构在不对称荷载作用下易发生平面外失稳,平面外刚度较差,而在整体均布荷载作用下表现出良好的承载性能;环索长度误差敏感性最明显,脊索、斜索次之,桅杆最弱.初内力分布、多种荷载工况下的静力响应及误差敏感性分析理论值与实测值基本吻合,表明了理论分析的正确性和模型设计的有效性.

摘要：针对索穹顶结构缺乏有效的鲁棒性分析方法及基于结构鲁棒性能的优化设计现状,首先构建该类结构鲁棒性评价方法,然后结合实际工程案例分析Geiger型、Levy型和Geiger-Levy组合型3类索穹顶结构鲁棒性随结构榀数、环索圈数及矢跨比等形状参数的影响.在此基础上,采用遗传算法,进一步探索基于结构整体鲁棒性能的结构形状优化设计方法.研究发现,3类结构鲁棒性能均随着结构榀数、环索圈数及矢跨比等形状参数的增加而增强,且在相同形状参数设计条件下,Levy型鲁棒性能最强、组合型其次、Geiger型最弱.以Geiger型索穹顶结构平面索桁架撑杆顶部标高、撑杆长度和环索半径3组共6个形状参数为优化变量,在优化变量一定变化范围内(本文取结构初始模型中该值的80%~120%),经形状优化可有效提高鲁棒性(优化率39.8%)及结构抵抗不相称破坏的能力.

摘要：张拉结构是由不连续的受压构件和连续的受拉绳索组成的特殊结构体系。由于其轻质、非连续,容易形成大跨度,从1960年代提出后,就成为国际研究热点。传统张拉结构通常是杆索结构,存在自由度大,力学性能不确定,空间找形和布局困难。本项目提出了用三维受压构件代替一维受压杆的三维张拉结构的概念,研究三维实体在非连续张拉系统中的性质与运用。采用几何拓扑方法对若干空间几何体进行分类,发现其一个到多个方向的延展特性,来组成一到三维空间结构,最后建立物理模型。本项研究拓展了传统张拉结构理论,为含三维构件的张拉结构发展提供了新的蓝图。

摘要：运用预应力技术,发挥钢管混凝土的受力特点,提出一种新的组合结构——预应力钢管混凝土组合结构。它充分利用钢管混凝土、钢结构的特点和预应力技术,使钢管混凝土材料和钢管结构的应用范围扩大。通过受力机理分析,阐述了受弯结构构件的设计方法和构造措施,给出了工程应用实例。最后对目前正在进行的研究工作及其发展方向作了简单介绍。

摘要：为研究典型地貌上低矮房屋强风作用下的风荷载特性,课题组基于温州滨海建立的实验基地,获得了台风"菲特"(2013年)登陆时的风场及实验房风压实测数据。实测数据分析结果表明:实测表面各测点的瞬时风压相关性较强,脉动性较大;风从角部吹过时,墙面风压分布特征较为明显,屋面风压大小分布较为复杂;屋檐、迎风角部以及某些屋脊局部的风荷载非常大;墙面迎风面平均风压系数均值较大;背风面平均风压系数均值较小。屋面平均风压系数分布较为复杂,一些点负值非常大,少数点出现正值。墙面迎风角部测点和屋面迎风向屋檐处的脉动风压系数较大;背风面测点的脉动风压系数非常小。对于高度小于10 m的房屋,按照实际高度进行风压系数计算对抗风设计更加有利。