摘要：单层空间网格结构节点是结构中受力最集中的部位,应具有合理的结构形式和良好的力学性能。目前,国内现有的刚性节点,其种类单一,自重较大,且易出现应力集中,节点品质参差不齐。针对这些问题提出了一种衍生式生成方法,介绍衍生式生成方法的基本原理,给出了其数学模型;基于衍生式生成方法得到了在不同保留质量、施加环向对称约束以及改变保留几何图元种类后的单层空间网格结构刚性节点构型的设计结果;并将所得到的刚性节点构型与传统焊接空心球节点进行静力性能对比分析。结果表明:衍生式生成方法具有较强的探索能力,其所得到的刚性节点造型新颖独特、体态轻盈美观,相比传统焊接空心球节点,质量最大可减少57.1%,最大等效应力最高可下降29.13%,最大位移最多可减少36.36%,可实现单层空间网格结构刚性节点轻质高强、安全美观的多样化设计。

摘要：空间网格结构在强震下出现薄弱区的原因是该区域杆件的地震内力与决定其截面配置的非抗震设计内力差异较大,且该内力差异主要来自于少数模态的贡献。为此,利用非抗震设计和多遇地震验算的最不利内力,提出了一种疑似薄弱区杆件的简便判别方法。基于多遇地震下由振型分解反应谱法计算得到的结构响应,可以确定疑似薄弱区杆件地震内力的主要贡献模态。考虑这些主要贡献模态并参考振型质量参与系数,构造了能够近似反映最不利单向地震响应的综合模态,并基于结构应变能相等的原则确定了罕遇地震水平的等效静力推覆荷载。给出了一种能够计入三向地震动贡献的静力推覆方法,并对一个三心圆柱面双层网壳算例进行了推覆分析。通过与动力弹塑性时程分析结果对比发现,只要在建立推覆荷载时组合模态包括了疑似薄弱区杆件地震内力的主要贡献模态,并且所有组合模态的振型质量参与系数之和大于90%,则该静力推覆方法可以有效识别到该结构在罕遇地震下可能形成的薄弱区。

摘要：针对自由曲面空间网格结构形状优化问题,将模拟植物生长算法(PGSA)引入结构形状优化领域。根据PGSA基本原理,提出双生长点并行生长机制、迭代稳定性判断机制及增强型随机多向搜索机制,并和基于生长空间限定与并行搜索算法(GSL&PS-PGSA)相结合,建立了基于融合GSL&PS-PGSA的自由曲面空间网格结构形状优化方法。该方法以广义形状参数表征形状优化设计变量,可有效避免产生奇异结构并提高优化效率。在此基础上,给出了相应的形状优化模型及流程,并采用MATLAB及ANSYS二次开发语言APDL编制了优化程序。对典型合理拱结构曲面及自由曲面网壳结构进行算例分析,结果表明:所提出的PGSA新机制显著提升了算法的寻优能力及稳定性;基于融合GSL&PS-PGSA的自由曲面空间网格结构形状优化方法,其优化效果明显,发掘了结构的合理形态,改善了结构的受力性能,适用于多变量、多荷载组合及复杂约束的大规模自由曲面空间网格结构形状优化,为复杂形体空间结构的设计选型提供了新的途径。

摘要：为建立空间网格结构振型遴选准则,总结了空间网格结构地震反应计算方法及其存在的问题,通过基本模型比较给出构件承剪型结构和构件轴力型结构的新概念,并指出质量参与系数法为仅适于构件承剪型结构截取振型的计算方法.针对空间网格结构的特点,从振型能量参与的角度,引入动力功参与系数和静力功参与系数的概念,并导出了相应的计算公式,得到了空间网格结构模态遴选的理论依据,提出一种基于振型能量遴选振型的新方法(阈值法).通过多高层和单层球面网壳算例分析,验证了质量参与系数法是阈值法的退化形式,同时证明,采用阈值法时,仅选取少数主要振型,就可求得网格结构满足设计精度要求的地震反应数值解.通过与时程法的对比,进一步说明了阈值法较高的计算效率.

摘要：空间网格结构装配化发展的关键是装配式节点的研发,国内相关研究起步较晚,亟待更多创新。通过归纳总结网格结构中各种典型的及新发展的装配式节点,分析了其构造特征与现有分类思路,建议研发更完善和实用的分类体系。从节点的功能特性和市场需求出发,针对节点研发提出空间网格结构装配式节点应满足结构适用性、几何适应性、误差容忍性、外观效果和综合经济性要求,并以此为基础,对现有节点的综合性能和推广程度进行分类分析,给出了各类典型节点的定性评价,明确构造组成在节点设计方案中的重要性。通过评价结果与空间网格结构的实际装配化发展水平的对比,印证了所提出的对新型装配式节点性能要求的合理性。总结了网格结构装配式节点发展现状,对其新变化和新趋势进行了展望。

摘要：焊接空心球作为空间网格中最常用的节点形式之一,自20世纪中期出现以来被广泛用于体育场馆、博览会展和工业设施等各类建筑中的空间网格结构.国内外学者针对焊接空心球节点从理论推导、数值模拟、模型试验和工程实践等方面开展了大量的研究并取得了丰富的成果.本文在概述焊接空心球构造形式和承载力等方面研究成果的基础上,首先对焊接空心球的节点刚度研究方法、影响因素和刚度计算公式等方面的成果进行系统总结,对比分析了不同的刚度计算公式,进而对考虑节点刚度影响的空间网格结构力学性能的研究成果进行了分析,总结了节点刚度对不同结构性能的影响规律,最后提出了目前焊接空心球节点刚度研究存在的有待进一步完善之处.

摘要：相比于钢结构,铝合金结构由于其自重轻、耐腐蚀和易加工等优点,在结构工程中备受关注,其应用也日益增多。从铝合金作为建筑结构用材与钢材的特性对比出发,列举了国内外大量具有代表性的铝合金空间网格结构,综述了国内外对于铝合金单、双层网壳和网架等铝合金空间网格结构及节点体系的研究现状,并指出目前试验研究、理论研究和设计应用的主要不足之处;通过进一步探讨,提出铝合金空间网格结构的研究与应用中需解决的若干关键技术问题,这些问题集中在节点刚度和杆件初始缺陷对铝合金单层网壳结构整体稳定性的影响、新型节点形式的研究以及铝合金空间网格结构的抗震、抗火性能研究等方面。

摘要：空间网格结构应用广泛,但其动力特性复杂,在地震作用下多维耦合效应显著。在总结现有研究成果的基础上,阐明了目前关于多维地震动输入和结构抗震性能参数研究的不足和存在的问题;在性能化抗震设计和多维地震反应分析的视角下,分析了振型分解反应谱方法、时程分析方法、增量动力分析方法、推覆分析方法以及随机方法的研究现状,指出了不同方法在多维化和实用化过程中面临的关键问题;介绍了空间网格结构抗震性能水准划分方法和相关指标,指出了现有指标的局限性,提供了可行的研究思路。最后,论述了发展多维推覆分析方法的必要性。

摘要：以深圳大运会体育场大跨屋盖为工程背景,分析了新型"单层折面空间网格结构"的受力特点;基于大跨空间网格结构的矩阵力学模型,考虑结构在施工过程中几何时变、约束时变、荷载时变等特征的基础上,建立了考虑时变效应的施工状态非线性求解分析方法及其步骤,并利用ANSYS的APDL语言编制了单层折面空间网格结构的施工全过程分析程序。分析结果表明:结构在施工过程中的最大位移、最大应力均随之出现一定程度的波动;支撑内力在卸载过程中均有较大波动,其波动幅度最大接近于初始值的2倍;施工完成时结构中的应力与设计状态存在差异,位移分布也出现了不对称的现象。分析结果可为临时支撑的设计与施工过程的控制提供指导和依据。

摘要：空间网格结构离散变量的优化设计是空间网格结构的截面尺寸优化、形状优化、拓扑优化和布局优化的理论基础。本文在建立空间网格结构离散变量优化设计问题数学模型的基础上 ,分析了空间网格结构离散变量优化设计的特点和算法效率。文中采用相对差商法 ,对空间网格结构杆件截面尺寸的离散变量优化设计问题进行了研究和探讨。文章最后给出了两个算例 。