El desarrollo de estructuras espaciales de gran envergadura;
1. Avances en los métodos de investigación
Se han llevado a cabo un gran número de estudios experimentales en combinación con proyectos específicos, incluidos cables de suspensión, estructuras de rejilla, carcasas reticuladas, estructuras compuestas y tensegridad. estructuras. Se han compilado una gran cantidad de programas de cálculo para realizar cálculos y análisis en varios sistemas estructurales espaciales, revelando las características dinámicas y de respuesta sísmica de varias estructuras nuevas, así como la ley de cambios de parámetros. Se dan las reglas de respuesta de varias estructuras espaciales y los resultados experimentales son básicamente consistentes con los valores calculados y analíticos. Los nuevos resultados de la investigación han llevado al surgimiento de nuevas estructuras y nuevos sistemas, lo que ha enriquecido enormemente el campo de las estructuras espaciales y ha demostrado aún más la mejora continua del nivel de tecnología arquitectónica de mi país.
2. Avances en la teoría computacional
La teoría computacional de las estructuras espaciales va desde el análisis elástico hasta el análisis de la respuesta sísmica elástico-plástica. Mientras se calcula de acuerdo con la etapa elástica bajo terremotos frecuentes, también es necesario evitar que la estructura colapse bajo terremotos raros y realizar un análisis elástico-plástico de la estructura considerando la economía del diseño. Basado en la relación constitutiva elástico-plástica del sistema de vigas espaciales de sección transversal de varilla circular, combinado con el método de elementos finitos divididos, el método de integración gradual de Newmark y el método de iteración de Euler Newton-RaPhaon, se desarrolló un programa de análisis de la historia del tiempo de la respuesta sísmica elástico-plástica de se compila la estructura de la capa reticulada espacial y se dan las leyes de respuesta elástico-plástica de las capas reticuladas esféricas de una sola capa y las capas reticuladas cilíndricas de una sola capa, así como las leyes de respuesta elástico-plástica de las estructuras de rejilla atirantadas. Se derivó la matriz de rigidez elástico-plástica de la unidad y se calcularon las mallas cilíndricas de doble capa y de una sola capa. La respuesta elástico-plástica de la carcasa tiene en cuenta la influencia de la no linealidad geométrica en la estructura flexible, la precisión del cálculo. Se mejora enormemente y la teoría de cálculo se mejora continuamente.
Además, se aclara aún más el desempeño colaborativo de la estructura espacial y el sistema de soporte. Existencia
En el análisis preliminar de tales estructuras, se utilizan principalmente métodos de análisis discretos. Teniendo en cuenta la capacidad de la computadora y el tiempo de cálculo, el sistema de soporte a menudo se reemplaza por un soporte de bisagra fija de tres vías, la estructura espacial y el soporte se separan y P se calcula por separado. Sin embargo, dado que el sistema de soporte real a menudo no es infinito en tres direcciones, los modelos circundantes simplemente apoyados son más grandes que los reales. Posteriormente, se desarrolló el modelo de cálculo de la estructura espacial del soporte elástico. Respecto al tema del trabajo colaborativo * * *, la comunidad académica de estructuras espaciales ha estado investigando continuamente, proponiendo fórmulas de amortiguación simplificadas para varias estructuras de rejilla de acero soportadas por concreto y diferentes sistemas de combinación de materiales, y proporcionando un modelo de cálculo revisado para soportes elásticos. El software de análisis existente también ha ido implementando gradualmente el análisis general.
3. Desarrollo de la teoría del análisis sísmico estructural.
El análisis sísmico de estructuras espaciales de gran luz se ha desarrollado desde el análisis de respuesta sísmica unidimensional hasta el análisis de respuesta sísmica multidimensional. Dado que el movimiento del suelo durante un terremoto es multidimensional, las respuestas sísmicas causadas por las vibraciones del terremoto en todas las direcciones son generalmente del mismo orden de magnitud. Por lo tanto, es necesario analizar la respuesta sísmica multidimensional para poder comprender la estructura. respuesta sísmica de manera más realista. El movimiento del suelo tiene componentes de seis dimensiones. Dado que la forma del diseño estructural es lo más unificada y simétrica posible, y el cálculo del componente rotacional traerá demasiada tierra y piedra, los tres componentes traslacionales son los principales insumos para la investigación preliminar. Para considerar la entrada sísmica tridimensional, se realizó un análisis tiempo-historia de la estructura espacial de la capa reticulada. En los últimos años, la Universidad Tecnológica de Beijing citó el método de excitación virtual unidimensional propuesto por Lin Jiahao y otros para derivar un método de análisis estocástico de excitación virtual para la entrada sísmica multidimensional de estructuras de malla, compiló los programas correspondientes y propuso una selección de parámetros aleatorios. método. Utilizando este programa, se llevó a cabo un análisis sistemático de la respuesta sísmica multidimensional de estructuras de celosía cilíndricas de una y dos capas y estructuras de celosía esféricas, y se extrajeron algunas conclusiones útiles.
4. Análisis del aislamiento y control de estructuras espaciales
El control de vibraciones estructurales incluye el aislamiento básico, el control pasivo, el control activo y semiactivo y el control inteligente propuesto en los últimos años. La investigación y aplicación del control de vibraciones de estructuras civiles tiene una trayectoria de aproximadamente 30 años. Los cojinetes de caucho se han utilizado ampliamente para el aislamiento de estructuras espaciales en mi país, pero la investigación sobre el control de vibraciones de las estructuras espaciales aún está en sus primeras etapas y se han logrado dos resultados de investigación científica gratificantes. En términos de aislamiento básico, la Universidad de Tongji, la Universidad de Zhejiang y otras unidades han proporcionado el rendimiento del aislamiento y los métodos de cálculo del diseño de varios rodamientos. La Universidad de Zhejiang propuso materiales de amortiguación viscoelásticos adecuados para estructuras de rejilla para reemplazar los cojinetes de caucho, y la Universidad Jiaotong de Beijing desarrolló y patentó un cojinete universal que gira en la dirección de amortiguación de terremotos. En términos de control de la estructura de la carcasa reticulada, el Instituto de Tecnología de Harbin propuso un sistema MTMD con múltiples amortiguadores de masa modulada en frecuencia TMD, estableció un modelo de cálculo de vibración aleatoria y determinó sus parámetros de control óptimos utilizando algoritmos de función de transferencia y métodos de programación matemática no lineal, y analizó varios Control de vibraciones de una carcasa reticulada monocapa. Se diseña e instala un amortiguador viscoso en la estructura de celosía, se realizan pruebas de simulación de terremotos en la mesa vibratoria y se extraen las conclusiones pertinentes. La Universidad Tecnológica de Beijing llevó a cabo una investigación sobre el control semiactivo de la estructura de la carcasa reticulada, propuso un método para reemplazar las varillas de la carcasa reticulada con un controlador semiactivo de rigidez variable y amortiguación variable, y proporcionó los criterios de disposición óptimos para las barras de control. La Universidad de Ciencia y Tecnología de Lanzhou propuso utilizar soportes de pandeo restringido para reemplazar algunos componentes de la estructura de celosía. Se utilizó el software general de elementos finitos ANSYs para analizar varias formas de este nuevo sistema estructural, y se encontró la disposición óptima y las reglas de influencia de los apoyos de pandeo restringido en toda la estructura.
Sobre la base del análisis de parámetros, se exploran el mecanismo de amortiguación y las reglas cambiantes del sistema de amortiguación de la estructura de carcasa reticulada, y se analizan los factores clave del control de la amortiguación estructural.