临沂启阳机场航站楼屋盖单双层混合曲面网格结构设计

为实现大跨度无柱空间及中部上隆的建筑形态,对临沂启阳机场航站楼屋盖结构采用单、双层混合曲面三向网格体系。该屋盖结构总平面尺寸为243 m×180 m,其中单层网壳尺寸为72 m×48 m,曲面形状通过数值逆吊找形获得。整体屋盖由56根斜柱支撑,最大跨度约为83 m,最大悬挑约为20 m,柱顶支座采用固定铰支座和单向弹性铰支座两种型式。针对屋盖结构的特点,采用数值模拟进行了静力性能分析、整体稳定性全过程分析、抗震分析及关键节点分析。分析结果表明:由数值逆吊确定的单层网壳主要通过面内路径传递荷载,同时双层部分可提供较理想的边界支撑条件,使单层网壳面内力能够可靠传递,整体结构受力合理;空侧设置20个单向弹性铰支座能够调节刚度不均匀引起的扭转效应,同时能够较好的释放温度变形,降低结构温度应力;为确保安全,在进行整体稳定性全过程分析时,考虑了多种初始缺陷模态及温升的不利影响,屋盖结构整体稳定性安全系数为2.88;罕遇地震作用下,单层网壳具备较高的安全储备,杆件损伤主要发生在网格高度较大的双层区域及悬挑区域,且塑性发展程度较低;单层网壳和单、双层网壳过渡区的关键节点具备适宜的安全储备,满足强节点的设计原则。

大跨度车辐式单-双层混合索膜结构施工模拟分析

介绍单-双层混合索网结构的安装方案、施工过程中的技术难点、拉索布置的主要安装步骤,采用确定索杆系静力平衡状态的非线性动力有限元法对结构进行模拟计算。计算结果表明,双层索网的上径向索锚接就位,此时上环索距离下环索的空间高度远不够安装撑杆,需吊机辅助提升上环索,保证撑杆安装空间;环索最大不平衡力均出现在单双层交界的环索索夹处,整个建模分析过程中结构体系始终处于弹性应力状态,外围结构安全。

自由曲面单层网格的智能布局设计研究

单层网格结构的网格划分标准不同于有限元网格的划分,它更侧重于以定性要求为标准的网格质量评价。为满足自由曲面单层网格杆件长度尽量一致、分布尽量均匀、过渡尽量流畅的要求,以自由曲面优化找形为前提,基于网格形状和单元长度的网格质量衡量标准,编制智能化网格设计程序。在整个布局设计过程中,首先通过拓扑不变的原则将空间问题转化为平面问题。其次,利用空间映射原理将在平面参考域上布置好的网格映射回三维空间曲面。最后,通过对初始拓扑网格进行智能化的修正和优化,保证所有杆件长度一致、网格布置美观的效果。通过在上海世博轴阳光谷工程中的实际应用证明,该方法操作简单,效果理想。且若采用不同拓扑关系布置的网格可以生成同样要求的最终杆件布置效果,供建筑师设计选用。

三维谱差分格式非结构混合网格求解方法

高精度方法在多种网格单元上的推进是一个难点。提出了一种基于高精度谱差分格式(SD)的三维混合网格求解方法,用于求解三棱柱/四面体混合网格。通过一阶h-加密方法对混合网格进行加密,生成一套六面体网格,并保证网格在边界处的高阶精度。将设计于六面体单元上的SD格式应用于加密后的非结构网格。通过计算Euler Vortex流动以及Taylor-Couette流动,验证了求解器对于无黏和有黏流动的高精度特性;通过定常球体绕流数值模拟以及非定常三维圆柱绕流数值模拟,与现有文献结果进行对比,验证了方法的有效性。

G60科创云廊单层铝合金网壳结构设计关键问题分析

介绍了G60科创云廊大跨自由曲面单层铝合金网壳结构设计中的几个关键问题,包括结构方案的确定过程、自由曲面单层网格结构的形态构建方法、网格的布置和优化、超长外露结构的温度应力,以及无覆盖网格结构风荷载的确定、盘式节点抗剪加强和刚度的考虑、网壳的整体稳定及树状柱的极限承载力分析等。结果表明,所采用的形态构建方法合理有效,能够得到受力高效且符合建筑对外形期望的理想形态;构件网格的布置符合力流走向且兼顾了透风率和构件长细比的需求;温度效应的不利影响通过取消长方向冗余构件、合理布置相对低膨胀系数的钢构件得到明显缓解;可采用实体风洞测力与数值风洞测压相结合的方式确定镂空网格结构的风荷载;增设一字或十字腹板连接板的方式可以有效加强传统盘式节点的抗剪承载力。

浙江科技学院学生活动中心大跨度复杂折面形屋盖结构设计

浙江科技学院学生活动中心建筑造型复杂,其屋盖和幕墙共同组成的外围护体系为复杂的空间折面结构,采用了双层网架和局部单层网壳组成的空间网格结构体系。对该结构的结构构型及其支承条件进行介绍,并对结构的静力特性、动力特性和稳定性能进行了详细分析计算。分析结果表明,该结构体系是一种能充分体现结构的力学形态和优势、合理的经济指标,且满足建筑的空间视觉效果和美观要求的结构形式。

上海久事国际马术中心项目主体结构设计

上海久事国际马术中心项目体量小,场地较小且限高,但功能复杂,建筑效果要求高,各个结构单体各具特色。介绍了结构单体的划分和体系组成,结合项目特点、结构规则性及预制率要求,对不同结构单体采用了合理的结构体系。通过对常规平面桁架或空间桁架进行异化处理,马术赛场的两种钢屋盖分别选择用钢量较小的特殊空间桁架结构形式,既保证了建筑效果更贴合项目特点,又满足建筑外露钢结构屋顶的需求。对马术赛场单体的超限类型和程度进行分析,针对性地提出了有效控制安全的技术措施,整体结构及其薄弱部位的加强措施和预期的性能目标。介绍了自由曲面大开洞异形高标号清水混凝土壳、采用异形单层空间钢网格-核心筒结构体系的马术岛单体、群控升降式灯架设计等三个结构专项设计和研究,提出了设计建议和设计参数。各项分析论证结果表明,结构具有良好的抗震性能,抗震设计安全可行,并能满足正常的建筑使用功能要求。

轮辐式单-双层混合索网结构成形关键技术研究

为研究适用于体育场建筑的大开口轮辐式单-双层混合索网结构成形关键技术,以乐山奥体中心体育场为研究对象,介绍了结构构形,分析了自重与预应力作用下结构的力学特点,提出了整体牵引提升、分批张拉锚固的总体成形方法,并采用非线性动力有限元分析方法,对比优选了径向索张拉的最后锚固批次和双层索网撑杆的安装时机,进行了全过程张拉成形分析。结果表明:混合索网结构与单层和双层索网结构受力特点存在较大差异,径向索索力最大值出现在单层索网区域两侧,索夹两侧环索索力最大差值出现在单双层交界处;为减小径向索张拉锚固力值和索夹两侧环索索力差值,确定径向索的分批张拉锚固顺序为上径向索、单径向索、下径向索,并确定在分批张拉锚固上径向索之后,张拉锚固单径向索之前安装撑杆;全过程张拉成形分析结果验证了成形方法的有效性和安全性,研究成果已成功应用于实际结构中。

某大跨度空间钢结构屋面的结构方案选型

大跨度空间钢结构的结构方案选型是一个综合性的多目标决策问题。为了阐明结构方案选型阶段的设计思路,以某大跨度空间钢结构屋面项目的结构方案选型为例,依照建筑造型设计要求,从建筑适应性、结构受力合理性、施工可行性和经济性方面对多种结构方案的优缺点进行对比。结果表明,适用于该工程的最优结构方案为三向网格型单层球面网壳结构。

网壳结构稳定性分析及措施

网壳结构是一种曲面网格结构,有单层网壳和双层网壳两种型式,是大跨度空间结构中一种举足轻重的结构形式,网壳结构具有如下特点:

基于均值漂移和双层群结构模型的群目标GMPHD滤波

针对不可分辨群目标跟踪算法中群合并、交叉及分裂前后群目标数出现漏估及量测划分数多、计算量大两个问题,提出一种基于均值漂移(MS)和双层群结构(BGS)模型的群目标高斯混合概率假设密度(GMPHD)滤波算法.该算法采用MS进行量测划分,同时依据第2层群结构反馈回的群信息判断是否需要进行2次划分;然后,采用基于椭圆随机超曲面模型(RHM)的群目标GMPHD滤波进行预测更新和状态提取;最后,使用提取出的群目标状态进行第二层群结构更新,并将所得群信息反馈回量测划分步.仿真对比实验表明,所提出算法可获得更高的实时性,能够解决群目标合并、交叉及分裂前后群数目的漏估问题.

十六铺天蓬玻璃连接系统的研究

作为十六铺游轮码头的重要景观建筑,十六铺飘带自由曲面天蓬犹如一缕缕薄纱,飘逸于黄浦江畔。该天蓬不仅作为景观建筑,同时作为地面游客遮风避雨的走廊,还是地下商场的采光通道。整体飘带由四个独立单体组成,各个单体均为自由曲面造型,顶面采用隐框玻璃幕墙装饰,构件采用焊接矩形钢管,结构上采用单层网壳结构体系。由于主要分格为四边形,且整体造型为自由扭曲面,玻璃板块的连接系统的难度极大,其连接方式与传统平面隐框幕墙系统有本质的区别,主要体现在面板对转动角度的适应、与扭曲钢结构表面的配合、拼缝处玻璃表面的连续性,同时还要保证对四边形曲面玻璃的适应性。本文主要阐述玻璃连接形式的演化过程。