带悬臂的张弦梁拉索-支座节点力学性能研究

为得到带悬臂的张弦梁拉索-支座复杂节点在不同工况下的力学性能变化规律,以及在设计荷载组合下的破坏模式,结合某大跨度张弦梁实际工程,通过建立多尺度有限元模型以及现场试验的方法研究了该节点在张拉过程中的应力、应变分布特征;通过局部节点有限元分析得到了节点的极限承载能力及破坏模式;并针对其受力特征对节点构造及壁厚进行优化。结果表明在施工及使用阶段,该节点应力均处于弹性范围内,满足力学性能要求;节点的破坏荷载约为设计荷载组合的3.2倍,破坏模式为耳板上拉索孔区域受拉破坏;优化后节点的应力分布更加均匀且合理,承载能力提高。

单层菱形网壳屋盖滑移施工空间张弦梁加强方案研究

目前,滑移施工技术多用于双层或多层网格结构,单层屋盖滑移施工罕见,尤其是单层屋盖整体滑移施工。整体滑移对结构刚度和施工技术均有较高要求,有效控制滑移过程中过大的挠度与局部应力超标情况是顺利施工的关键,尤其对于整体刚度较弱的大跨度单层网格结构。为控制屋盖挠度和应力,基于北京星火站交通枢纽工程提出了空间张弦梁加强方案。通过有限元分析研究撑杆位置、数量与高度对结构刚度的影响。研究发现,空间张弦梁结构能有效控制网壳挠度,单撑杆和双撑杆张弦梁结构效率较高。

大跨度张弦梁结构屋盖安装质量控制及施工技术优化

大跨度张弦梁高空施工作业存在风险大、结构复杂节点多、吊装方式选择难等问题,由此引发了“构件错位”及“构件变形”一系列施工质量问题。在象屿大厦的大跨度张弦梁施工过程中,通过对施工过程的质量控制要因进行分析,提出了针对性的解决方案,同时对大跨度张弦梁体系施工技术进行了优化,提高了一次安装合格率,取得了良好的技术、经济、环保和社会效益。

张弦梁结构中应用摩擦摆支座的数值模拟分析

在分析了张弦梁结构的自身结构特性后,提出采用摩擦摆柱顶隔震的方法作为该类结构的隔震措施。从理论上研究了张弦梁结构采用摩擦摆隔震的工作机理,并在Abaqus中进行实体建模对比分析了张弦梁结构在隔震与非隔震情况下在大震、中震及小震下的动力反应。结果表明:1)通过设置摩擦摆隔震支座,辐射式张弦梁结构的节点加速度响应得到了有效的控制。2)通过设置摩擦摆隔震支座,辐射式张弦梁结构的杆件动内力得到有效控制,不同部位的杆件控制效果有所差异,上弦杆的内力依然较大,建议在结构设计时对上弦杆适当增加截面尺寸或采用高标号钢材,以保证结构在多遇地震的作用下各个构件均处于弹性工作状态。3)通过设置摩擦摆隔震支座,支撑柱的柱脚反力有所减小,起到了对支撑柱的保护作用。

钢屋盖张弦梁结构监理质量控制要点——以某游泳馆工程为例

某游泳馆屋盖采用张弦梁钢结构,钢屋盖施工前下部混凝土结构已施工完成,根据现场施工条件和钢结构设计特点,按照先支设支撑胎架、再跨外布置履带吊吊装上弦钢梁、然后进行钢索安装和张拉、最后完成金属屋面维护结构的流程进行施工。基于此游泳馆工程,通过对张弦梁结构施工监理实践的总结,介绍了张弦梁结构监理质量控制要点。

张弦梁支护系统在基坑支护钢结构内支撑中运用分析

为了解决基坑支护施工过程中可能存在的施工质量、安全风险、施工效率等方面的问题,本文介绍了一种全新的基坑支护钢结构,分析张弦梁支护系统在基坑支护钢结构内支撑中运用情况,明确这一施工工艺在实际应用过程中存在的问题。在此基础上,结合天地幼儿园建设场地这一实际案例,提出基坑支护施工过程中的施工流程、施工工艺细节观点。从这一案例和实际分析来看,可以得出张弦梁支护系统能够有效提升基坑支护施工安全与效率的结论。

某网球中心轮辐式张弦梁屋盖结构设计与分析

某网球中心屋盖由环形雨棚和中央屋盖组成,两者的平面投影为同心的椭圆形,环形雨棚采用钢桁架结构,中央屋盖经过方案比选采用轮辐式张弦梁结构,均上覆半透明PTFE膜。首先对屋盖的风荷载、积雪荷载、温度荷载取值进行了研究,然后在上述基础上对中央屋盖张弦梁拉索的初始预应力值确定、支座形式、整体稳定性、防连续倒塌、关键节点进行了专项分析。结果表明:中央屋盖自重平衡时,长、短轴张弦梁拉索轴力最大分别为745、490kN;中央屋盖采用径向滑动,切向固定铰支座形式较为合理,其中径向允许位移限值为30mm。采用静力失稳模态法引入整体初始几何缺陷,对网球中心中央屋盖进行双非线性稳定性分析,网球中心屋盖稳定承载力系数满足安全要求;采用拆除构件法中的非线性动力方法进行防连续倒塌分析,网球中心屋盖不会因为张弦梁拉索破断而出现连续倒塌;对网球中心屋盖关键节点进行了专项设计和精细的有限元分析,节点安全可靠。

预应力张弦梁钢支撑在某基坑工程中的应用

通过分析张弦梁钢支撑的组成构件、受力特点来研究其在基坑工程应用上的优点;并结合某基坑工程应用案例,来分析张弦梁钢支撑与传统基坑支护方案的区别,张弦梁钢支撑的预制构件可回收重复利用的优点使其在绿色环保低碳方面有较大的优势。张弦梁钢支撑可施加预应力且对张弦梁钢支撑的轴力进行实时监测,并结合现场位移沉降等监测数据,从而实现预应力的实时调节,达到控制基坑变形的目的,这些优点使得预应力张弦梁钢支撑支护系统在深圳地区得到较好的推广。

预应力装配式张弦梁钢支撑施工技术研究

随着部分建设项目工期要求缩短,以及推广绿色化、工业化、信息化、集约化、产业化建造方式的背景下,越来越多工程项目采用新型基坑支护形式。针对基坑支护结构,采用传统钢筋混凝土内支撑具有工期长、非环保耗材多、作业环境差、施工噪音及扬尘多等缺点,且在支护结构稳定性方面仅能被动抵抗变形。本文结合某项目现场实际施工,结合成本控制、工期等各方面因素,使用一种“张弦梁结构+组合钢桁架”的基坑支护结构体系,经过有限元分析计算,满足基坑支护受力荷载要求,可通过重复多次施加及调整预应力主动抵抗基坑变形,安全性好,可为类似项目提供借鉴意义。

基于IDA的下弦与撑杆改进构型张弦梁结构的地震易损性分析

采用IDA方法进行地震易损性分析,已成为评估建筑结构抗震性能的常用方法之一。为探究下弦与撑杆改进构型张弦梁结构的抗震性能,使用ATC-63推荐的15组地震动记录数据,选择地震动强度参数结构第一自振周期结构阻尼系数为5%的反应谱加速度S_(a)(T1,5%),并以一阶振型中最大位移点的竖向挠度作为评价指标进行研究。基于有限元软件ANSYS对该结构进行模拟,通过对比时程分析结果,分析不同损伤状态下改进构型的张弦梁结构的抗震性能概率。研究结果表明:在面对大型地震时,此改进构型的张弦梁结构表现出卓越的抗震性能,拥有显著的防震潜力,且结构倒塌的风险较低。

基于CFRP板—张弦梁加固体系的CFRP板内力增量影响分析

为探究碳纤维板复合材料CFRP板—张弦梁加固体系中,CFRP板内力增量影响因素,本文以抛物线形索形分布简化模型为计算依据,结合结构力学理论分析,探讨了CFRP板内力增量ΔT随撑杆矢高f.上弦梁长度l及CFRP板截面积A_(cf)的变化趋势。

某项目张弦梁结构屋面参数化设计

某项目钢结构屋面采用张弦梁结构体系,张弦梁的撑杆在平面外和平面内均呈V字形,下弦节点在施工时采用可滑动的节点以保证施工时初拉力的顺利传递。结构的计算分析过程在Grasshopper参数化平台上展开;找形分析通过动力学模拟插件Kangaroo利用逆吊找形法实现,保证了参数化建模和结构计算分析的连续性;下弦拉索找力分析依靠Grasshopper的参数化功能通过手动调整法和模拟退火算法完成,模拟退火算法操作简单且计算速度快;对V形支撑张弦梁下弦拉索进行了不平衡索力下的拉索滑移模拟,采用优化的冷冻-升温法,通过编程完成索力的提取、虚拟初应变的计算和施加以及结构的有限元分析等反复迭代过程,完成了下弦拉索节点两端索力平衡的目标,也证明了本方法的可行性和高效性。

下弦与撑杆新构型张弦梁结构的抗连续倒塌性能

由于传统张弦梁结构冗余度较低,下弦预拉索遭受意外作用断裂时易导致结构发生连续倒塌。通过改进传统张弦梁撑杆、下弦等杆件构型与连接形式,提出一种新型张弦梁结构。基于ANSYS/LS-DYNA程序平台,采用考虑初始状态的等效荷载瞬时卸载法,对具有不同撑杆交叉角度和交叉撑杆组数量的多个新型张弦梁结构模型进行抗连续倒塌分析。结果表明:合理设计后,任一段下弦失效时,交叉撑杆将代替失效处下弦为结构提供备用传力路径,新型张弦梁结构不会发生连续倒塌,但会导致下部撑杆内力骤增,下部撑杆设计需预留较大承载余量;撑杆交叉节点越靠近下弦,剩余结构空腹桁架作用越明显,承载能力越好;交叉撑杆组数越多,结构冗余度越高,新型张弦梁结构抗连续倒塌性能越优。

张弦梁采光顶结构设计关键技术分析

张弦梁结构是一种预应力结构体系,优点众多,在大跨空间结构建筑体系中应用广泛。结合工程案例,以张弦梁结构在采光顶中的应用为研究对象。分析预张力的确定、垂跨比对力学性能的影响、撑杆数量及间距的设置、上弦杆截面刚度的影响和支座节点等。通过分析结果得出优选建议,为张弦梁结构形式的采光顶结构设计提供技术参考。

高性能预应力胶合木张弦梁长期受弯蠕变模型研究

为探究蠕变对预应力张弦梁的影响,通过长期荷载作用下预应力胶合木张弦梁受弯试验,将蠕变模型与试验数据进行拟合,得到蠕变模型的相关系数及变化规律。研究结果表明,幂律模型和对数模型拟合整体相关系数的平方(R^(2))分别为0.99和0.98,力学模型拟合整体相关系数的平方(R^(2))为0.83,此研究结果表明幂律模型能够较为准确地预测预应力胶合木张弦梁的蠕变规律。

大跨度轮辐式张弦梁构件失效后力学行为研究

以具体案例为依托,对大跨度轮辐式张弦梁结构的构件重要性进行分析并排序,探讨不同因素对关键构件重要性的影响,基于显示动力积分法模拟关键构件瞬间失效后的结构响应,考察结构在关键构件意外失效时的力学行为。分析结果表明:内环下弦杆、拉索、支座及靠近支座处上弦梁段为关键构件;单独增大上弦截面刚度时,各关键构件重要性随之降低,单独增大垂度、初始预应力时,拉索及支座的重要性随之提高,其余关键构件重要性随之降低;拆除内环下弦杆后,结构缺乏有效的备用荷载路径,内力重分布代价较大,局部区域出现严重变形,其余关键构件失效后,环梁为主要备用荷载路径;各关键构件瞬间失效后结构动力效应明显且不相同,对于此类结构,在分析时应考虑构件失效前的初始状态。

大跨度多曲面异形张弦梁钢结构施工技术的应用

为解决大跨度多曲面异形张弦梁钢结构施工中存在的难题,通过有限元分析软件对结构进行整体建模和找形分析,对张拉过程进行模拟,并确定每个索构件的下料长度,同时确定最合理的预应力张拉顺序施工方案。在完成BIM+全站仪定位放线、双拼式标准节支撑架搭设、大跨度张弦梁分段空中拼装等施工后,通过分组分级对称同步张拉等工艺进行张弦梁预应力拉索的施工,同时在整个施工过程中对整个结构主要受力构件进行全程实时应力应变监测,保证了预应力加载过程中的结构安全性,最终实现大跨度多曲面异形张弦梁钢结构屋盖的顺利施工。

不同荷载比及跨度下新型张弦梁结构的用钢量分析

对比研究了采用交叉撑杆和管内穿索下弦的新型张弦梁结构的受力性能与用钢量。通过建立多个张弦梁结构模型并开展有限元分析,明确两类张弦梁结构在不同荷载比下的结构极限承载力变化规律和设计准则。在不同荷载比和跨度条件下,优化设计两类张弦梁结构,对比结构用钢量。结果表明:半跨可变荷载时,新型张弦梁结构的极限承载力会随着荷载比的增大而增大;新型张弦梁多由构件应力准则控制,而传统张弦梁结构设计多由位移准则控制;一般跨度和荷载比的新型张弦梁结构平均用钢量仅为传统张弦梁结构的71%。

装配式张弦梁钢支撑在深基坑中施工工艺探讨

作为一种新型的钢结构内支撑系统,装配式张弦梁钢支撑克服了传统钢管内支撑在使用过程中的稳定性问题,其桁架式结构结合张弦梁结构,形成了一套具有刚度大、变形小、安全性高等特点的基坑支护系统。张弦梁结构可使施工空间更大,加快出土速度,节约工期。本文结合深圳市某深基坑工程,对装配式张弦梁钢支撑的施工工艺进行探讨。

学院体育馆大跨度被动式张弦梁结构施工仿真

大跨度被动式张弦梁结构在实际施工中,结构承受较大荷载,容易发生结构倒塌现象,因此需要进一步研究张弦梁结构内力变化。为提高学院体育馆大跨度被动式张弦梁结构强度,本文对学院体育馆大跨度被动式张弦梁屋盖结构的预应力张拉施工过程进行仿真模拟,在此基础上,结合实际工程的监测资料,对所建模型进行检验,并将其应用于实际工程中。试验结果表明,随着时间的推移,屋盖长度的右方竖向位移量逐渐增大,左方竖向位移量增大。研究结果可为今后相似工程的张拉施工提供有益参考。