大连梭鱼湾足球场罩棚结构设计

大连梭鱼湾足球场(简称梭鱼湾足球场)总建筑面积13.6万m~2,坐席6.3万座。足球场罩棚支承于混凝土看台顶部。罩棚结构为上弦斜交索系-下弦放射状索系,平面为四心圆的索桁架结构。相比常规的轮辐式索桁架结构,该体系具有更强的面内刚度和整体抗扭能力。对罩棚结构进行了形态分析,计算了其动力特性及抗连续倒塌;建立了摇摆柱支承的单压环梁的设计方法,并计算了其承载力与稳定性;设计了跨度超过30m的索系支承膜结构;介绍了上弦斜交索系上环索索夹节点,其串联式的索夹盖板连接键的设计,提高了环索索夹的抗滑移承载力。结果表明上弦斜交索系-下弦放射状索系索桁架结构体系合理。

基于优化阶跃激励的索穹顶密集模态测试方法

针对索穹顶模态频率分布密集的特点,以经典的稀疏时域法(STD)为例,解释此类常规方法进行结构密集模态识别精度低的原因.为了提高识别精度,配合模态识别的时域法,提出基于优化阶跃激励的密集模态测试方法.该方法通过优化激励的布置和大小,增强结构自由振动中待识别模态的贡献且同时抑制邻近模态的贡献,采用遗传算法来寻求最优激励模式.利用Geiger索穹顶算例来考察方法的有效性.分析结果表明,优化阶跃激励可以使密集模态识别问题转化成为孤立模态识别问题,采用该方法可以有效提高索穹顶密集模态的识别精度.

三亚国际体育产业园体育场钢结构设计

三亚国际体育产业园体育场钢结构体系由外侧钢结构、轮辐式索桁架结构、屋顶膜结构组成。介绍了体育场钢结构各组成部分的结构体系、支承条件及连接关系,重点阐述了钢结构体系的设计难点及解决方案。设计了一种铰接柱支承的水平桁架结构,通过水平环桁架整体作用减小了环梁截面。设计了碳纤维增强复合材料拉索(CFRP索)组成的轮辐式索桁架结构,减轻了悬挑端自重,减小了交叉索对环索内力的影响,降低了索夹承受的不平衡力。对索膜结构形态进行了分析,实现了索桁架结构初始态位形与目标建筑几何相一致。研究了钢结构体系的整体稳定性能和各种荷载作用下的极限承载能力,结果表明钢结构整体稳定性能满足要求。研究了个别拉索发生偶然断索情况下钢结构体系的抗连续倒塌性能,结果表明断索不会引起连续断索导致结构倒塌。分析了不同施工安装次序对外侧钢结构内环梁稳定性的影响,通过屈曲分析得到内环梁计算长度,用于施工过程稳定验算。此外还介绍了关键节点设计。

中大震下大跨度双层柱面网壳的倒塌机理

以7个不同长度、厚度及支承方式的100m跨度双层柱面网壳模型为对象,分析地震作用下结构薄弱区域各类杆件的受力特点、失效原因及整体结构的倒塌机理.通过弹性反应谱法分析发现,双层柱面网壳距支座约1/4跨度处的杆件在非抗震设计工况及抗震设计工况下的最不利内力存在较大差异,且小震验算并不能使这些杆件的截面得以调整,这是该处形成薄弱区域的原因.薄弱区域各类杆件的地震内力与地震动分量及振型密切相关,其中弦杆(或腹杆)的内力由X(或Y)向地震动分量及首阶X(或Y)向水平振型提供绝对贡献.对结构进行7度大震和8度中、大震下的弹塑性时程分析发现,各模型塑性发展直至倒塌的特征总体相同,均为薄弱区域部分腹杆先形成沿网壳纵向的受压屈曲带,而后因内力重分布进一步在网壳中形成新的屈曲带,最终致使该类柱面网壳在跨度方向形成机构而倒塌.建议可以利用对薄弱区域的弦杆、腹杆内力起主要贡献的地震动分量和振型对结构进行针对性加强,以实现此类结构"大震不倒"的设防目标.

空间网格结构抗震薄弱区识别的静力推覆方法

空间网格结构在强震下出现薄弱区的原因是该区域杆件的地震内力与决定其截面配置的非抗震设计内力差异较大,且该内力差异主要来自于少数模态的贡献。为此,利用非抗震设计和多遇地震验算的最不利内力,提出了一种疑似薄弱区杆件的简便判别方法。基于多遇地震下由振型分解反应谱法计算得到的结构响应,可以确定疑似薄弱区杆件地震内力的主要贡献模态。考虑这些主要贡献模态并参考振型质量参与系数,构造了能够近似反映最不利单向地震响应的综合模态,并基于结构应变能相等的原则确定了罕遇地震水平的等效静力推覆荷载。给出了一种能够计入三向地震动贡献的静力推覆方法,并对一个三心圆柱面双层网壳算例进行了推覆分析。通过与动力弹塑性时程分析结果对比发现,只要在建立推覆荷载时组合模态包括了疑似薄弱区杆件地震内力的主要贡献模态,并且所有组合模态的振型质量参与系数之和大于90%,则该静力推覆方法可以有效识别到该结构在罕遇地震下可能形成的薄弱区。