基于精细化分析的径向开合屋盖结构行进全过程动力性能及设计方法研究

基本信息
批准号:51778129
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:陆金钰
学科分类:
依托单位:东南大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:舒赣平,朱明亮,陈耀,张号浩,李然,王人立,冯超,俞顺吉
关键词:
开合屋盖结构形态分析动力性能空间结构精细化仿真
结项摘要

Retractable roof is a novel structural system in modern architecture. The application of subjects combined with structure, mechanism and automation control brings the research of building structure into a new stage. With long spans and lower stiffness, the retractable roof systems are prone to complex dynamic behavior of structure such as coupled vibration and shock generated by opening and closing of heavy moving roof, which will threaten the safety and reliability of structure. Based on the front and main focus in the field of failure mechanism and performance control for novel structural system in civil engineering, this project aims to conduct the fundamental and prospective researches on the refined analysis method, dynamic performance in the deployment process and vibration control for radial retractable roof structure. Firstly, refined computational roof model considering wheel-rail characteristics and coupled vibration between moving and fixed roofs will be established. Nonlinear dynamic analysis method of radial retractable roof will be developed based on Vector Form Intrinsic Finite Element method. Including the influence of multiple factors, the structural dynamic responses during the whole moving process of roof, i.e. starting, moving and braking, will be studied systematically. The criterion and critical load of dynamic stability for retractable roofs will be obtained, and then the instability mechanism can be revealed. Furthermore, this project will present design principle that considering both dynamic effects in whole deployable process and critical responses in multi states. Through the experimental method and numerical analysis, the dynamic performances and vibration control of retractable roof in whole deployment process can be summarized. In general, the research results are of great social and theoretical value to the structural system innovation and promoting engineering application of retractable roof.

开合屋盖是现代建筑中的新型结构体系,结构学、机构学及自动化控制等学科的综合运用将建筑结构研究带入新阶段。由于跨度大、结构柔等特点,重载活动屋盖的开合过程导致支承固定屋盖及自身产生耦合振动与冲击等复杂动力行为,将严重影响结构安全性与可靠性。本项目立足新型结构体系的失效机理与性态控制前沿热点问题,以径向开合屋盖为研究对象,对其精细化分析技术、行进全过程动力性能与设计方法开展基础性和前瞻性研究。建立考虑轮轨特性、活动/固定屋盖耦合振动的开合屋盖精细化分析模型;基于向量式有限元法形成非线性仿真模拟技术;考察多重因素下结构启动/移动/制动全过程动力响应;建立动力失稳判别准则并揭示失稳机理;给出同时考虑行进全过程动力效应及开合多状态不利效应的设计准则。通过试验与数值分析,总结开合屋盖行进全过程力学性能及设计方法。成果对于开合屋盖体系创新及工程应用具有十分重要的社会价值和理论价值。

项目摘要

开合屋盖是现代建筑中的新型结构体系,结构学、机构学及自动化控制等学科的综合运用将建筑结构研究带入新阶段。由于跨度大、结构柔等特点,重载活动屋盖的开合过程导致支承固定屋盖及自身产生耦合振动与冲击等复杂动力行为,将严重影响结构安全性与可靠性。本项目立足新型结构体系的失效机理与性态控制前沿热点问题,以径向开合屋盖为研究对象,对其精细化分析技术、行进全过程动力性能与设计方法开展基础性和前瞻性研究。根据原定的方案、路线,完成了预定的研究计划。开发了适用于大跨度开合屋盖的结构形式;建立了优化活动屋盖、固定屋盖结构以及轮轨布置方式;研究了屋盖可开启率的影响因素;建立了精细化轮轨模型,给出了建模方法及参数选取原则;建立了径向开合屋盖结构的行进全过程分析及仿真模拟方法;基于精细化分析技术,求解了屋盖开合在行进(启动、移动、制动)全过程中由于振动与碰撞产生的动力响应;开展了参数化对比分析,并研究了其对开合性能的影响;提出了适用于开合屋盖的动力失稳判别准则;探讨了不同结构参数(跨度、约束条件、轮轨布置等)对动力稳定性的影响;给出了结构形式、构件截面、荷载工况、轨道布置的合理设计原则;总结与凝练开合屋盖结构设计方法,给出相应的设计建议和构造技术措施。成果对于开合屋盖体系创新及工程应用具有重要的社会价值和理论价值。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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