網殼結構的案例
懸掛網殼結構風壓分布的環境影響因素研究
摘要：為了研究環境因素對機場大跨度懸掛網殼結構風荷載分布特性的影響，通過在SSTk-ω湍流模型的基礎上結合CFD技術對懸掛網格結構進行風洞試驗數值模擬，驗證了數值模擬方法的準確性并對比研究了周邊建筑、圍護結構、地勢高低與支撐結構等不同環境因素下懸掛網殼風荷載分布規律，發現：周邊建筑可以對風荷載起到遮擋效果，降低網殼表面風壓，遮擋效果隨著夾角的增大逐漸衰弱；有圍護結構的封閉式懸掛網殼較開放式懸掛網殼存在更大的風壓梯度，在一定程度上可以提高結構承風能力，但對于非規則網殼結構無規律可循，故在實際工程中，需根據情況具體分析；隨著懸掛網殼結構所處地勢高度的增加，其受到風壓的影響程度有一定的增幅，但當地勢變化差異不大時，結構受風擾動不明顯；拱梁對結構表面風壓分布趨勢影響較小，對風荷載起到了遮擋作用，可以降低懸掛網殼結構風壓系數值。
展開 肋環型網殼結構 ANSYS 參數化建模與自動出圖案例介紹 ￥19.89
模型特點與優勢
本案例的主要特點包括以下幾點：
純參數化建模方式，可快速生成不同幾何形態的肋環型網殼結構。
支持 BEAM4 與 LINK8 兩種單元類型的自動切換，便于進行不同精度的受力分析。
模型腳本可直接運行，無需前處理操作，生成速度快、穩定性好。
計算完成后可自動出圖，自動生成結構形態及變形云圖，提高工作效率。
可在此基礎上進行屈曲分析、模態分析或荷載敏感性研究。
參數設置清晰，便于工程應用中的二次開發，可以快速展開分析，拿之能用。
該案例在結構分析效率與可擴展性之間取得了良好平衡，非常適合用于快速驗證方案可行性、分析網殼整體穩定性或作為網架結構研究的初始模型。
1.4. 適用人群與應用場景
該案例適用于以下人員與場景：
從事空間結構與網殼結構仿真的工程師；
ANSYS APDL 初學者及進階用戶，學習參數化建模方法；
需要快速建立網殼或網架模型進行屈曲與穩定性分析的技術人員。
通過該腳本，用戶可在極短時間內建立出復雜空間結構模型，進行初步受力或屈曲分析，并可據此繼續擴展為更復雜的荷載或非線性計算模型。
1.5. 可擴展方向
基于本模型的參數化特性，用戶可進一步開展以下研究與應用：
網殼結構屈曲分析與整體穩定性研究；
不同矢高與環數對剛度及臨界荷載的影響分析；
模態分析與振型識別；
參數靈敏度分析與優化設計；
與外部工具（MATLAB、Python）聯動實現自動批量計算；
圖形輸出與報告生成自動化研究。
該模型在參數化設計、批量計算及結構自動分析方向上具有良好的拓展潛力。
1.6. 模型文件清單
Ribbed-typeSphericalSteelReticulatedShell.mac —— 參數化建模及自動出圖命令流文件。
展開 聯方型網殼結構 ANSYS 參數化建模與自動出圖 ￥14.9
概述
本案例展示了一個基于 ANSYS APDL 的聯方型網殼結構精細建模與自動化分析過程。模型采用全參數化建模思路，通過少量參數輸入即可自動生成可計算模型，并完成振動模態分析與自動出圖。該模型適用于快速建立空間網殼結構、進行振型特性分析等多種場景。
圖1-1 實際圖1
圖1-2 實際圖2
模型中，經線與緯線桿件可自定義采用 BEAM4 或 LINK8 單元，用戶可根據精度與計算需求自由切換。輸入參數包括矢高、環數、徑數等幾何控制量，修改后模型會自動更新。模型還支持自動生成結果圖形與可視化輸出，并配套有輔助動圖與教學視頻，幫助用戶理解模型構建與運行過程。
圖1-3 振動模態
1.2. 建模思路與功能設計
聯方型網殼結構是一種常用于屋蓋與空間結構的高效受力體系，特點是桿件布置規律、整體剛度高。本案例通過 ANSYS APDL 參數化腳本實現自動化建模，采用經、緯桿交織的空間幾何布局構建聯方形網格結構。
在腳本中，節點位置、單元連接、材料屬性與截面特性均通過參數化控制生成。用戶只需在開頭部分輸入矢高（決定網殼曲率）、環數（決定網殼分層）、徑數（決定分區數量），模型即可自動完成節點分布計算與單元劃分。
同時，腳本允許用戶選擇 單元類型（BEAM4 或 LINK8），以適配不同分析類型。
模型生成完成后，程序將自動執行求解步驟，并輸出幾何圖形、模態振型及結果云圖。
自動出圖功能可生成靜態圖形與模態變形圖，結合教學視頻或動圖展示，可直觀觀察網殼結構的動力學特征。
1.3.
展開 基于多點位移控制增量的網殼結構穩定性分析
（一）背景及基礎理論
網殼結構是一種重要的空間結構形式，對于單層網殼結構來說，穩定性問題是其結構設計中的重要問題。對于網殼結構穩定性問題來說，考慮材料-幾何雙重非線性下的非線性屈曲的求解方法一直是計算力學中的具有挑戰性的研究方向。本質上，非線性屈曲實際上要求解的是一個非線性靜力問題，在有限元中最終轉化為非線性方程組的求解，目前常見的非線性方程組的求解方法有牛頓迭代法、擬牛頓迭代法、增量法、增量迭代法和弧長法等。在abaqus中，如果采用static，general類型的step，則軟件采用增量迭代法進行計算，具體是將荷載/位移分為多個增量步加載，而每一個增量步內又采用牛頓迭代法進行求解。
對于單層網殼結構來說，在abaqus中，其計算非線性屈曲主要采用兩種方法：增量迭代法和弧長法。增量迭代法又分荷載增量迭代和位移增量迭代。對于單層網殼，由于通常情況下其所受的外荷載已知而在外荷載的位移未知，因此實際工程中事實上很難采用位移增量迭代，而對于荷載增量迭代，其具體過程如圖一所示：
圖一 基于荷載增量的增量迭代法
基于荷載增量迭代的具體求解過程可知，如果荷載-位移曲線存在下降段，則荷載增量迭代實際上在曲線接近峰值時由于剛度接近0而不收斂，難以繼續求解，具體過程如圖二所示：
圖二 基于荷載增量的不收斂示意
目前應對此缺陷的方法是采用弧長法，其具體過程如圖三。
展開 
基于ANSYS某單層球面網殼結構整體穩定性分析
基于ANSYS某單層球面網殼結構整體穩定性分析
注：此文核心內容非水哥原創，水哥只做部分語言美化與校核工作，出于私密性要求，本文不提供命令流學習。
所謂網殼結構，其實是指由一種桿件組成的曲面網格結構，也可以看成是曲面的網架結構，兼有桿系結構和薄殼結構的固有特性。因而其具有結構形式多樣，跨度大，質量輕，現場安裝簡便等特點，近年來被廣泛用于建筑工程中。以下工程皆為網殼結構。
日本名谷屋體育館
福岡體育館
天津體育館
上海國際會議中心
雖然網殼結構有如此多的優點，但同時也應該注意到國內外常有網殼結構倒塌事故的發生，而其中結構的整體性失穩已成為一種關鍵性因素。
本文以某單層球面網殼為例，采用ANSYS軟件對其進行了結構整體穩定性分析，該網殼大概情況如下：跨度40米，矢高8米，勁肋為6，環桿的圈數為5，主要截面為外部直徑為152mm，壁厚為5mm的鋼管。
本次分析主要包括以下內容：
1、等效節點荷載的轉換
2、施加等效節點荷載，網殼的靜力分析
3、網殼屈曲分析
4、考慮幾何非線性(幾何缺陷)的穩定性分析
5、改變矢跨比后結構穩定性分析
6、考慮材料非線性和幾何非線性后結構的穩定性分析。
結構建模思路主要為通過有規律的節點坐標，建立節點，通過節點建立我們所需單元，單元這里采用beam189以及mass21(考慮節點安裝質量)。
展開 屋面網殼結構等效節點荷載在ANSYS中的實現方法
近日，水哥有看到粉絲對屋面等效節點荷載的施加有一定困惑，現以某屋面網殼結構為例，簡述在ANSYS中實現等效節點荷載施加的方法。該案例摘自水哥即將推出新課程的第39個例子。
39 屋面網殼等效節點荷載計算
【工程概況】
如下所示一六邊形空間網殼結構，邊長為6m，層高1.8m，鋼管截面面積為707mm2，材料彈性模量為210Gpa,泊松比為0.3，密度為7850kg/m3，各節點均為鉸接，屋面受均布投影荷載10KN/m2作用，采用等效節點荷載方法，計算結構自重以及外部荷載用下的響應。
【案例目的】
1、掌握導入CAD面域的基本方法
2、掌握Surf154單元的基本特征
3、掌握利用Surf154施加投影荷載的基本方法
4、掌握獲取等效節點荷載的基本方法
【案例說明】
本案例主要考察使用者對Surf154單元荷載施加方向的理解以及后續對結果提取循環的使用，Surf154單元作為一種荷載施加輔助單元，通過控制其單元關鍵項，能讓使用者實現復雜荷載的施加。
單就以屋面等效節點荷載而言，思路為通過控制154單元第11個關鍵項的設置，考慮投影荷載，施加方向為5，采用方向向量確定荷載方向，約束網殼所有節點，得到僅在均布荷載作用下的支座反力。通過后處理循環獲取每個節點的支座反力并存入數組，刪除154單元，施加節點力與重力荷載，并進而求解。
【操作步驟】
一、在CAD中繪制圖形，并形成面域，導出為sat格式，放入軟件工作目錄下
二、導入sat文件，并設置顯示模式為normal
三、定義單元、材料屬性、布爾運算及劃分單元
/FACET,NORML
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展開 弦支穹頂結構~~
本文來源：中冶華天市政設計研究院（id:zyhtszsjyjy)
作者：Mohamed
弦支穹頂是基于張拉整體概念而產生的一種預應力空間結構，具有力流合理、造價經濟和效果美觀等特點。
弦支穹頂最早由日本政法大學Mamoru?Kawaguchi?教授于1993年提出。弦支穹頂結構又稱之為索承網殼結構，是傳統的單層或雙層網殼結構和索穹頂結構結合的衍生物，它綜合了單層網殼和索穹頂結構優良性能于一體，是一個由單層或雙層網殼代替索穹頂的上層索網后形成的一種新型雜交結構。弦支穹頂結構通過下層索系、上層剛性網殼和豎向撐桿共同工作而承受外部荷載，結構通過對下層索系（徑向索和環向索）施加預應力而為結構提供足夠的豎向剛度，并在結構內形成水平作用自平衡的結構體系。它一方面改善了上部單層網殼結構的整體穩定性，使結構能跨越更大的空間；另一方面，弦支穹頂結構具有一定初始剛度，其設計、施工成形以及節點構造與索穹頂等完全柔性結構相比得到了較大的簡化。另外，兩種結構體系對支座的作用相互抵消，使結構成為自平衡體系，在充分發揮單層網殼結構受力優勢的同時能充分利用索材的高強抗拉性，調整體系的內力分布，降低內力幅值，從而提高結構的承載能力。
案例1：安徽大學體育館
案例2：常州體育館
案例2an
案例三：濟南奧體中心體育館
展開 震撼！世界最大球體建筑穹頂提升
穹頂提升動圖
太陽酒店是一座五星級綜合性酒店，形態為一座19層球體酒店建筑，高98.7米，直徑97.2米，項目建成后將成為世界最大的球體建筑，其弧形屋蓋為單層球面網殼結構，最大跨度58.8米，受限于電梯井布局和超高的內部懸空空間，既無法分塊吊裝，也無法在地面拼裝后整體提升。項目團隊通過多次技術攻關并組織模擬推演，確定了“原位分塊吊裝+局部提升”的方案。本次需要提升的穹頂部分重116噸，組成穹頂的箱型構件截面板厚僅8毫米，且整體跨度大，并呈不規則的蝴蝶狀，已經達到了該類型結構設計的極限，是目前國內跨度最大的球體網殼結構。
晝夜研究提升方案
為確保穹頂順利提升，中國五冶太陽酒店項目團隊在“球體”頂部設置6個提升架，使用6臺裝備了PLC系統軟件的牽引器進行提升，保證提升的均步性；并在提升部分上設置7個豎向位移監測點，人工進行豎向位移復測，復核的實時數據再與后臺軟件提取的實時數據進行對比分析，確保6個提升點在提升過程中誤差控制在20毫米以內。
展開 技術鄰周報 第6期：XFEM/復合材料/Abaqus/優化設計/Python/彈塑性/Ansys...
12、基于多點位移控制增量的網殼結構穩定性分析
作者：
寒江雪_123
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1804579
網殼結構是一種重要的空間結構形式，對于單層網殼結構來說，穩定性問題是其結構設計中的重要問題。對于網殼結構穩定性問題來說，考慮材料-幾何雙重非線性下的非線性屈曲的求解方法一直是計算力學中的具有挑戰性的研究方向。本質上，非線性屈曲實際上要求解的是一個非線性靜力問題，在有限元中最終轉化為非線性方程組的求解，目前常見的非線性方程組的求解方法有牛頓迭代法、擬牛頓迭代法、增量法、增量迭代法和弧長法等。在abaqus中，如果采用static，general類型的step，則軟件采用增量迭代法進行計算，具體是將荷載/位移分為多個增量步加載，而每一個增量步內又采用牛頓迭代法進行求解。
13、【Abaqus DEM-FEM耦合】聲音能看得見嗎？Chladni Plate仿真模擬
作者：
USim
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1805822
18世紀，德國物理學家恩斯特·克拉尼（Ernst Chladni）在一塊金屬板上撒上沙子，然后用小提琴弓弦拉動板子的邊緣，結果這些細沙自動的排列成非常有規律的圖案，拉動的位置不同，圖案的樣式也會發生變化，后來人們把這種圖案叫做克拉尼圖形（Chladni Patterns），這個就是我們討論的克拉尼板。
展開 好書推薦---ANSYS 7.0高級分析 / 陳曉霞主編
變截面懸臂梁的形狀優化
18.5 平面剛架的優化設計
第19章 APDL命令概述
19.1 簡介
19.2 常用命令
19.3 APDL程序控制命令
19.4 實例
第20章 用APDL實現空間網殼結構參數化建模
20.1 K系列球面網殼結構特點和建模
20.2 參數化設計語言APDL介紹
20.3 用戶界面設計語言UIDL介紹
20.4 網殼建模程序設計
20.5 程序使用說明
20.6 應用舉例
附錄 常用結構單元參考
展開 【iSolver案例分享24】球面網殼模態分析
引言：iSolver為一個完全自主的通用結構有限元軟件，對標國際主流結構CAE商業軟件Abaqus、Ansys、Nastran，支持結構分析的常用功能，線性及材料非線性的精度和Abaqus沒有誤差，效率和Abaqus相當， iSolver自帶友好的三維可視化前后處理界面，也可作為一個輕量化插件集成到Abaqus/FEMAP或者自主軟件中。本帖以一單層球面網殼模態分析為例，將iSolver求解器和Abaqus、Ansys、Nastran、Midas計算結果、進行對比，驗證iSolver的求解可靠性。
1、問題描述
單層球面網殼結構的實物圖：
有限元模型：
軸測圖
有限元模型建立
由于該球面網殼結構桿件數目較多，但是規律性很強，非常適合使用apdl命令流建模。因此本貼采用先在Ansys中建立模型，后導出到其他求解器中的方式。
建模的命令流，及相關參數解釋如下所示
2. 五個軟件結果對比
對單根桿件，我們分別采用一個單元和20個單元建模，同時用Ansys、Abaqus、Nastran、Midas和iSolver 5個軟件來計算比較結果，以下貼出20個單元建模的前10階特征值結果：
2.1 Ansys計算結果
2.2 Abaqus計算結果
對同一套網格，導入Abaqus中計算前10階模態頻率如下。
2.3 Nastran計算結果
導入Nastran計算（使用iTranslator工具），前10階模態頻率結果如下，
2.4 Midas計算結果
2.5 iSolver計算結果
將模型導入iSolver：
計算前10階頻率結果：
3.
展開 
?？谟炅种母邔佑^光塔結構設計要點
項目特點：以空間結構之形塑高層建筑之魂
三個塔樓建筑外形為上大下小的喇叭狀異形自由曲面，單層網殼在空間異形曲面結構的找形和受力性能上均表現出較好的效果，本項目將空間結構的設計方法用于高層建筑結構設計中，采用 菱形的單層網殼作為結構主要構成單元 ，該結構形式具有以下優點：
1）單層網殼能較好地對建筑外圍的異形曲面進行找形；
2）豎向單層筒殼形成結構外筒，具有良好的抗側剛度；
3）上部外擴的筒殼與環梁形成自平衡結構體系，能有效地支撐上部外擴的景觀平臺；
4）網殼構件形似“雨林”的樹枝，結構形式與建筑效果融合較好。
三個塔樓及塔樓之間的連橋關系如圖2所示，塔樓的外形、結構形式及布置均較為類似，僅建筑高度、平面尺寸存在差別。三個塔樓房屋建筑高度分別為35.850、38.100、43.800m，塔樓結構體系采用鋼結構筒中筒結構，鋼結構材質為Q355B，外筒單層網殼采用菱形網格，邊長為2.3~3.7m，在建筑門洞處根據建筑需要進行局部抽空，網格構件選用 150×600×18×18，為保證建筑效果，局部受力較大位置保持外截面不變，將壁厚加厚，構件長向沿筒體徑向布置。外筒網格在特定標高設置水平環向構件進行加強。內筒采用框架結構，內筒與外筒之間在樓梯平臺和局部樓層進行連接，整個結構體系構成如圖3所示。
▲ 圖2 結構三維模型圖
▲ 圖3 結構體系的構成
整個塔樓上大下小，并呈偏心布置，三個塔樓下部直筒段圓形平面的直徑分別為8.7、7.2、8.7m。頂部觀景平臺結構平面呈類橢圓形，橢圓的長軸分別為24.200、21.250、28.700m，短軸分別為17.800、15.600、24.700m。
展開 基于粘彈性人工邊界的網架結構的摸態分析和地震分析（原創，如轉載，請注明出處）
分析類型：基于WORKBENCH的網架結構的摸態分析和地震分析
分析平臺：WORKBENCH17
技術難點：粘彈性人工邊界在WORKBENCH中的實現；WORKBENCH中的梁體單元連接
實現過程：
1、網架，柱采用梁單元188；
2、地基采用solid185
3/在網格邊界上所有結點加法向和切向combin14號單元用以模擬粘彈性人工邊界（有關理論可參考劉晶波老師的相關文章）。combine14單元的兩個結點，其中一個與實體單元相連，另一個結點固定。
(粘彈性人工邊界在ANSYS中的實現可參考我以前發的帖子《ANSYS知識普及系列15——粘彈性人工邊界在ANSYS中的實現》，網址為http://www.yqgqt.org.cn/content/post/292722)
完成人：技術鄰ANSYS專家
業務咨詢網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
技術背景：考慮粘彈性人工邊界的建筑抗震分析。提高分析精度。
工程意義：建筑結構抗震
研究對象：網殼結構
代做業務：地震動力學分析
展開 PKPM-CAE建筑仿真模塊正式發布，三大核心應用場景助力復雜結構設計
②高層結構大震彈塑性分析，基于通用有限元內核，數據開放，彈塑性分析功能專業，能夠滿足復雜工程彈塑性分析需求。③大跨結構屈曲/后屈曲穩定性分析，可用于網架網殼等結構的非線性穩定分析。
2.1 節點分析
某綜合樓的復雜節點分析復核，與ABAQUS結果進行對比驗證，節點的邊界條件（即節點荷載）從PKPM設計軟件中導出。
由計算結果對比可知：對于正常使用加載情況（即最不利工況組合），PKPM-CAE和ABAQUS的計算結果幾乎完全一致，位移和應力誤差均小于1%；對于極限加載情況，PKPM-CAE和ABAQUS的極限承載能力計算結果基本一致，誤差約為5%。
2.2 大震彈塑性分析
某高層結構，共68層，總高328米，約150萬自由度。
從PKPM設計軟件導入設計模型，然后自動選波（地震波時長30s），采用顯式動力學分析，開啟CUDA并行計算（NVIDIA A100顯卡），總計算時間約5小時。
PKPM-CAE能夠自動化完成計算分析、結果整理、報告書生成，基本實現了大震彈塑性分析全過程一鍵式傻瓜化完成。
2.3 雙非線性穩定性分析
某空間網殼結構，對其做線性屈曲分析（臨界失穩）和雙非線性穩定分析（幾何非線性+彈塑性），并跟ABAQUS結果進行對比，加載模式包括半跨加載和滿跨加載。
由計算結果對比可知：對于臨界失穩問題，PKPM-CAE和ABAQUS的結果幾乎完全一致，臨界失穩荷載系數誤差小于1%；對于雙非線性穩定問題，PKPM-CAE和ABAQUS的極限承載能力計算結果幾乎完全一致，其真實承載能力約為臨界失穩荷載的1/3。
3.
展開 關于鋼結構設計軟件3D3S
3D3S（也是一款空間結構、平面結構、空間桁架、平面桁架都能計算的程序，一些規則性的結構我們都用PKPM計算、另外一些不規則的3D3S首選）
3D3S鋼結構—空間結構設計軟件是同濟大學獨立開發的CAD軟件系列，同濟大學擁有自主知識產權。該軟件在鋼結構和空間結構設計領域具有獨創性，填補了國內該類結構工具軟件的一個空白。截止2006年12月31日，3D3S的注冊用戶總數為1890家，基本覆蓋了各大鋼結構設計單位和鋼結構企業。目前國內結構設計一線都能看到3D3S軟件的身影。
3D3S軟件提供以下四個系統：3D3S鋼與空間結構設計系統、3D3S鋼結構實體建造及繪圖系統、3D3S鋼與空間結構非線性計算與分析系統、3D3S輔助結構設計及繪圖系統 。
系統描述
3D3S鋼與空間結構設計系統包括輕型門式剛架、多高層建筑結構、網架與網殼結構、鋼管桁架結構、建筑索膜結構、塔架結構及幕墻結構的設計與繪圖，均可直接生成Word文檔計算書和AutoCAD設計及施工圖。
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