复杂大跨体育场罩棚钢结构分析与设计

结合某一体育场工程,对此体育场罩棚钢结构开展受力性能分析。体育场罩棚钢结构为双轴对称的马鞍面,采用长悬臂交叉桁架结构体系,并设置环向桁架加强罩棚钢结构的整体性。在详细阐述结构体系及特点基础上,利用多个有限元软件对罩棚钢结构开展了模态、受力、变形分析,且采用时程分析法和振型分解反应谱法进行了地震作用分析,对罩棚钢结构开展双非线性稳定分析和关键杆件失效时连续倒塌分析,对结构中较为关键的节点(如柱脚的铸钢节点和转换头节点)进行了精细化有限元分析。结果表明,该罩棚钢结构各项性能指标均满足规范要求,结构体系合理、整体性良好。

基于树枝仿生的大跨空间结构设计

对某青少年活动中心进行结构设计,其平面为7个正六边形的组合,通过在六边形角部布置树状柱,形成六边形内部巨大的无柱空间。首先,详细介绍了结构体系及荷载取值;利用有限元软件进行了整体结构的建模与设计,以及模态、受力和位移分析,其结果满足相关规范要求;其次,通过开展考虑几何非线性和材料非线性的稳定性分析,指出结构具有良好的稳定性能;最后,针对结构中的特殊节点如树状柱分叉节点及屋面中心梁梁汇交节点,详细介绍了节点做法及细部构造,为验证连接节点性能,进一步建立了三维实体模型进行精细化有限元分析。分析结果表明,结构承载力及稳定性均满足相关规范要求。

复杂高耸观光塔钢结构分析与设计

观光塔凭借其结构高度高、造型细长等特点,极大提升了游客观感体验,同时也给结构设计带来了巨大挑战。结合某复杂高耸观光塔工程,介绍了观光塔钢结构设计的特点与难点。观光塔总高度为204.4 m,主要包含裙房、主塔塔身、塔楼及塔顶游乐设备四部分,其功能涵盖商场、物业、旋转餐厅、观光平台和游乐设施等,钢塔主体结构采用钢结构筒体结构,筒身由钢管混凝土柱及钢支撑构成,其平面为八边形,共布置8个钢管混凝土柱,竖向沿八边形外围布置跨层X形支撑作为主要抗侧力体系。在介绍整体结构体系及功能分布的基础上,结合结构各部位特点与难点对结构设计方案展开阐述。观光塔主塔结构高宽比大,塔楼处直径较大且所处位置较高,放大了高宽比大这一不利影响。针对该特点,在塔身底部设置四个伸臂支撑桁架,并通过对比分析确定伸臂支撑桁架与钢柱连接点的标高位置,有效减轻了观光塔主塔结构高宽比大的不利影响;对于楼面大开洞导致的刚度削弱,在楼面内布置水平钢支撑,结合楼面钢梁共同形成抵抗水平侧力的一道通长桁架;将塔楼底层设置为转换桁架层,以实现塔楼大悬挑,悬挑桁架杆件均采用H型钢;为有效锚固观光塔顶部太空梭游乐设备,在太空梭支座底部设置转换桁架,将荷载直接传递到塔体外筒钢管混凝土柱上;布置专门的钢梁用于支承旋转餐厅设备,分别采用变桁架高度与变截面高度梁的方式解决了旋转设备高度导致的结构高差问题。利用有限元软件对观光塔结构开展了模态分析、风荷载及地震作用分析、结构变形与受力分析,并对结构中的关键节点如底部伸臂支撑桁架与裙房连接节点开展了精细化有限元分析。分析结果表明:结构振型模态与周期、结构在风荷载与地震作用下的侧向变形、结构竖向变形与杆件承载力验算等各项性能指标均满足规范要求;铸钢节点完全处于弹性范围内,满足设计要求;风荷载在该观光塔结构设计中为控制荷载,地震作用影响较小。

钢塔架连续倒塌动力响应的仿真分析

偶然荷载作用下,钢塔架连续倒塌是近年来钢结构领域研究的热点问题。通过采用显式动力分析方法对钢塔架的连续倒塌过程进行了数值模拟分析,考察关键杆件失效时的位移及结构倒塌过程中能量随时间的变化规律,再现钢塔架发生连续倒塌的动力过程,揭示了钢塔架倒塌的破坏机制。基于数值模拟分析结果,给出了不同杆件失效时位移-时间曲线与结构倒塌过程中能量-时间曲线,通过对比分析,给出了相关设计建议:在输电塔塔架结构设计时,应加强主杆件的设计,同时应避免截面突变,以提高结构的抗连续倒塌能力。