单层折面空间网格结构临时支撑体系的设计与应用

针对深圳大运中心主体育场钢结构工程单层折面空间网格的结构特征和施工难度,设计了两种临时支撑体系方案。通过有限元模拟计算结果的对比分析,确定采用四角锥台形胎架与标准节形胎架相结合的支撑方案,并将支撑与钢结构整体模拟计算结果与实时监测数据进行对比,验证了支撑设计的合理性与正确性。

单层折面空间网格结构可拆装式支撑胎架性能的监测与分析

针对深圳大运中心主体育场钢结构工程单层折面空间网格的结构特征和施工难度,确定了采用四角锥台形胎架与可拆装式标准节形胎架相结合的支撑方案,并将施工过程模拟计算结果与实时监测数据进行对比,验证了支撑设计的合理性与经济性。

单层折面空间网格结构性能研究及设计

结合深圳世界大学生运动会体育中心主体育场结构设计的关键问题,剖析单层折面空间网格结构的受力机理,对其刚度与变形控制、动力特性设计、极限状态下受力破坏机理、稳定承载力及强度设计等问题进行了探讨与研究。研究表明:提高径向拟桁架体系的抗弯刚度,如增大立面拟桁架柱中构件的截面积,以及增大屋面折面或立面折面的高跨比是提高结构整体刚度的有效方式;设置肩谷环向构件能够显著减小结构的自振周期,从而减弱风振效应;应重视受力较大的拉弯主构件设计,其与节点的连接部位在施工时应重点控制焊接质量。合理设计下,单层空间折面网格结构具有良好的刚度、稳定承载力性能及变形能力,同时具有足够的安全储备,在关键部件失效的情况下不会发生连续倒塌。

深圳大运会主体育场钢结构合龙技术

2011年世界大学生运动会主体育场钢结构形式为单层折面空间网格结构,具有悬挑长度大,支撑少等特点,采用高空原位拼装法进行安装。结构变形受温度影响,给结构合龙施工带来困难。结构合龙过程采用有限元软件MIDAS进行模拟分析,制作使用快速连接接头等,顺利完成结构的合龙,且安装误差小。对该结构合龙的施工模拟有指导意义,同时对类似结构施工具有参考价值。

深圳大运会主体育场钢结构吊装方法研究应用

针对深圳大运中心主体育场钢结构工程单层折面空间网格的结构特征和施工难度,通过吊装工况的有限元模拟计算和实际吊装情况的对比分析,重点研究了高空散件吊装和高空分块吊装在施工过程中的利与弊,并总结出两种吊装方法在施工中互相结合、取长补短、灵活运用的优点和实践经验。

深圳大运中心主体育场钢结构200mm厚铸锻件现场焊接技术

深圳大运中心主体育场历史上首次采用了单层折面空间网格结构的钢结构屋盖形式。单个焊口厚度最大达到200 mm,为铸锻件现场焊接。焊接热量集中,焊接变形和应力难以控制,目前国内尚无规范可依。通过电脑控制的电加热系统及多人分段分层退焊等方法,解决了这一难题。

深圳大运中心体育场钢屋盖设计难点分析与对策研究

深圳大运中心体育场钢屋盖采用一种创新的结构体系…单层折面空间网格结构，最大悬挑跨度68．4米。本工程属非常规结构，外部支撑少，与混凝土看台完全脱开，存在独特的空间支点，整体性要求高；传力路径曲折，局部区域应力集中突出，80多吨超大铸钢节点质量控制十分关键；根据主杆件受力特点及施工的方便性选用圆形钢管；利用非线性稳定理论，解决了主杆件稳定与整体稳定突出问题。通过支座位置调整、减小内外环高差、冠峰点外移、增加冠峰、冠谷高差、增设肩谷环梁等结构找形状与优化，提高结构刚度，改善结构动力、静力性能，减小风振效应约15％，获得良好的抗风、抗震结构性能，实现罕遇地震下7度弹性，8度不倒的设防目标。主体结构卸荷的健康监测数据正常，表明该结构体系稳定，结构安全可靠。为创新结构体系的工程实践，提供经验与借鉴。

深圳大运会体育中心体育场整体模型承载力试验研究

深圳世界大学生运动会体育中心体育场屋盖钢结构采用"单层折面空间网格"结构体系。本文通过建立"预堆载的自平衡加载体系",采用"手动葫芦分级分组张拉"、"位移初控-内力微调"的加载方案完成了体育场大比例整体模型承载力试验,研究了模型刚度变化过程及最终承载力,观察其薄弱部位及对应破环模式,并采用有限元方法对结果进行了分析和评价。研究结果表明,考虑几何非线性、材料非线性的有限元分析与模型试验结果吻合较好;单层折面空间网格结构具有足够的刚度和安全储备,但由于结构自身特点,其承载力往往受个别高拉应力构件强度所控制;承受较大拉弯作用的构件与肩峰节点的连接部位易发生局部破坏,成为整体结构的薄弱环节,这些部位在设计中要留有足够的富裕度,施工中严格控制焊接缺陷,保证其具有足够的塑性变形能力。

基于目标索力的“位移-荷载双控”张拉算法研究及应用

针对深圳世界大学生运动会体育中心体育场单层折面空间网格钢屋盖结构的整体模型承载力试验,进行了加载控制方案的研究。对于试验中手拉葫芦分级分组张拉加载过程模拟分析、张拉误差现场控制等关键问题,提出了"位移-荷载双控"的张拉算法,为试验加载的实施奠定了理论基础。研究表明,一体化有限元模型和上述张拉算法结合能够很好地对张拉过程进行模拟分析。相比通常的迭代算法,本文提出的"位移-荷载双控"的补偿张拉算法具有较高的求解效率和精度,可以有效地解决类似工程实践中的张拉问题。

深圳大运中心体育场钢屋盖设计难点与分析

深圳大运中心体育场钢屋盖采用单层折面空间网格结构,最大悬挑跨度68.4m,用20个球铰支座支撑,具有稳定问题突出、多项技术超规范设计特点。为了结构安全、经济,并具有良好抗风、抗震性能,通过计算分析,研究了结构找形和增设肩谷环梁前后的整体结构动力及静力性能、支座反力等。结果表明:结构体系稳定、安全;悬挑挠度限值的确定经济合理;通过结构找形和增设肩谷环梁,缩短了结构周期、减小了风振效应、增强了结构刚度、提高了抗倾覆能力、减小了支座环向反力、改善了应力集中状况、提高了材料利用率,获得良好的结构性能。

深圳大运中心体育场钢屋盖整体稳定性能研究

深圳大运中心体育场钢屋盖采用单层折面空间网格结构,悬挑跨度51.9m到68.4m,与混凝土看台完全脱开,依靠20个球铰支座,支承在标高6m的混凝土平台处,边界约束少、传力路径复杂、整体稳定问题突出。依据特征值屈曲分析确立了初始几何缺陷的不利分布,利用非线性有限元系统分析了结构整体稳定性能,并研究了关键部位、重要杆件对整体稳定性能的影响。分析结果表明:体育场钢结构属于缺陷不敏感结构;在最不利竖向与水平风荷载组合工况下,考虑几何非线性、材料非线性双重非线性效应,结构整体稳定系数接近3,结构具有较好的整体稳定性能,即使缺失关键部位和重要杆件,也不会发生连续倒塌,证实了该结构体系可行、安全可靠。

深圳大运中心体育场空间钢结构杆件计算长度研究

深圳大运中心体育场钢屋盖采用单层折面空间网格结构。由三角形平面以各种倾斜弯折组成,且该平面内设置小三角形网格,由焊接组合箱形断面的次杆件连接在面面交线的四分点。位于面面交线的主杆件稳定受到两端边界条件、面内次杆件、面面夹角的角度等诸多因素影响。目前规范还没有对该类复杂边界条件杆件计算长度的规定。根据变轴力两端铰接的稳定承载力计算式,以线性稳定分析杆件失稳模态为基础,进行几何非线性稳定整体分析,考虑了临界状态相邻杆件的变形及非线性变形影响,分析了杆件临界失稳模态以及杆件轴力变化,获得临界承载力。根据变轴力稳定计算式,得到该杆件的计算长度。分析表明:主杆件计算长度系数受三角形折面夹角和两端节点刚度影响较大;大部分主杆件计算长度系数小于或接近1.0,立面铅直杆件受水平位移影响,其计算长度系数大于1.0。主体结构卸荷和整体稳定分析验证了计算长度取值的合理性。

深圳大运中心体育场钢屋盖结构设计若干关键技术研究

深圳大运中心体育场钢屋盖采用单层折面空间网格结构。80多吨的超大铸钢节点密切结合铸造工艺特点,通过有限元计算分析和节点构造等的优化提高节点质量。对碗盖球的铸钢球铰支座进行包括接触的弹性和弹塑性有限元分析,提出了简化接触边界条件的弹性阶段实用计算方法,采取了支座充分转动和防脱臼措施。对钢板热成型圆管进行了材质比较、成型后产品检验。分析表明:超大铸钢节点安全可靠;球铰支座极限荷载达到设计荷载的3.1倍,支座上部碗体壳局部接触区域存在三向拉力场,下部实心半球局部承压区域呈三向受压状态。预留凹槽、空隙可实现支座充分转动,设置裙边、穿心锚栓可防止意外脱臼的发生;内径与壁厚比值小于20圆管可采用热成型,钢板宜优先采用高效的Q345GJ钢,成品经检测各项指标均满足或高于国家标准要求。

西宁海湖体育中心体育场结构设计

西宁海湖体育中心由体育场、体育馆和游泳馆组成。其中体育场钢屋盖采用了悬臂三角管桁+单层折面空间网格杂交结构体系,下部看台采用了现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系。介绍了钢屋盖的结构选型及布置、构件截面、关键节点的处理措施等结构设计基本情况。介绍了静力计算和稳定性分析内容,对比分析了钢屋盖单体模型与总体模型的差异,给出了解决超长混凝土结构裂缝和温度应力的技术措施。

西宁海湖体育中心体育馆结构设计

西宁海湖体育中心体育馆钢屋盖采用肋环形空间桁架+单层折面空间网格结构体系,下部结构为钢筋混凝土框架-剪力墙结构。主要介绍了钢屋盖的结构选型及结构布置。采用多模型的计算分析方法,对结构进行设计分析并验证了钢屋盖的稳定性。多达25支管的铸钢节点的应用,为类似工程提供了工程实际案例。