基于正交异性等效的双向加筋板结构变形简化分析方法

[目的]随着船舶不断向大型化、复杂化发展,舱段级以上的船体结构有限元模型的网格数量将急剧增加,导致碰撞、冲击、接触等大型非线性力学问题均难以求解,故提出一种基于正交异性等效的双向加筋板结构变形简化方法。[方法]首先,将现行成熟的单向加筋板平面应力简化方法推广至更复杂的双向加筋板平面弯曲问题,并引入正交方向上加筋板总惯性矩与板的惯性矩之比来反映结构的正交异性;然后,将惯性矩比值代入推广所得的加筋板等效平面弯曲本构方程,以实现材料正交异性的转化,从而在力学层面上兼顾结构的抗变形能力和中性轴移轴产生中面力的影响;最后,利用有限元计算,根据不同的位移分布对四边固支加筋板的变形模式进行分类,并将加筋板实际结果与该方法及传统方法的等效结果进行误差对比分析。[结果]对比结果表明,在船舶双向加筋板结构中,该方法最多可减少84%的网格数量,且3种变形模式下的等效误差均可控制在6%以内,远低于2种传统方法。[结论]该方法的精度较高、适用范围更广、大幅了节省计算资源,可为大型船体结构非线性力学问题的直接建模仿真计算提供解决方案。

横向设肋对狭长平面上正交正放网架性能的影响

对边长比为１：２的矩形正交正放网架提出将其中部分桁架沿横向（短向）加高，形成横肋以划分结构的方案。并对不同横肋设置和刚度的影响进行了分析。

大跨度双向正交网格结构带巨型加强桁架累积滑移技术

以安阳曹操高陵本体保护与展示工程B区遗址保护棚屋盖为例,介绍大跨度双向正交网格结构带巨型加强桁架累积滑移技术。该技术首先利用有限元方法中的生死单元技术、接触分析和位移加载,对屋盖结构拼装、滑移、卸载的全过程进行时变模拟分析。根据分析结果,在屋盖端部桁架上方合理设置加强桁架,并借助有效的施工监测手段,确保了项目顺利实施。

大跨度正交平面桁架屋盖安装施工技术

以某体育馆大跨度正交平面桁架屋盖安装施工为例,介绍了大跨度正交平面桁架屋盖安装方案的选择及屋盖安装施工技术。该施工技术操作方便、简捷,机械费用低,大大提高了施工安全,在保证工程质量的同时又节约了工期,创造了较好的社会效益和经济效益。

大跨度正交平面桁架钢屋盖设计优化与分析

某工程大跨度钢屋盖设计采用正交平面管桁架结构形式,其跨度达117.90 m。结合工程实践,介绍了大跨度屋盖整体设计方案选型及优化、管桁架设计及优化、大跨度正交平面管桁架设计技术研究、钢屋盖支座设计及优化等内容。较常用钢结构屋架形式而言,该管桁架结构的设计用钢量减少约44.50%,相关的优化与分析可供类似设计参考。

大跨正交正放巨型钢桁架井字屋盖施工技术

苏州轨道交通黄天荡控制中心屋盖工程,采用大跨正交正放巨型钢桁架井字屋盖,桁架构件单元均为巨型平行桁架,跨度大,高度高,现场安装条件极为苛刻,工程结构和施工较为复杂。本文着重介绍了在严苛施工环境下施工方案的优选,采用分段分节高空拼装的施工方案,同时对整个施工过程施工跟踪分析及实施结果进行了阐述。

双向正交空腹钢桁架与柱相交节点水平受力构件实用设计方法研究

为弥补双向正交正放空腹钢桁架与柱相交节点处水平受力构件设计方法的不足,本文提出一种适用于双向正交正放空腹钢桁架与柱相交处节点水平受力构件设计的新方法,通过试验验证此方法的合理性,并应用有限元软件进行了算例分析。结果表明,新设计方法计算结果与试验吻合较好,偏于安全。在双向正交正放空腹钢桁架节点水平受力构件设计中,应按照拉弯压弯构件进行设计。

站房弧形屋面双向正交斜放钢梁安装技术研究

新建中卫南站站房屋面为弧形双向正交斜放钢梁结构,安装精度要求高、高空拼装作业难度大。提出施工工艺原理和流程,研究了相关施工技术要点,包括屋面斜梁吊装单元的合理划分,采用绝对坐标与相对定位相结合的吊装单元形位精准控制,利用自主研发的弧形屋面补间钢梁吊装一体化装置进行补间单元安装技术,采用位移控制法进行整体分级同步卸载技术等,实现了弧形屋面正交斜放钢梁结构单元间及其与拱柱的精密对接,施工效率高,安全可靠。

开封市体育中心体育馆结构设计

开封市体育中心体育馆主要由比赛馆、篮球训练馆和热身馆三部分组成,属于大型综合性多功能场馆。结合建筑布置特点,下部结构采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构,热身馆上空采用双向正交钢桁架,上部屋盖采用双向正交正放平面管桁架,上部屋盖与下部主体结构之间通过隔震支座连接。针对结构特点、地基基础、主体结构、篮球训练馆大跨楼盖以及钢结构屋盖对体育馆的结构设计进行了全面的阐述。利用YJK软件,计算了结构整体模型在风荷载、地震作用下的各项指标;采用MIDAS Gen对篮球训练馆在不同人行荷载工况下的大跨楼盖舒适度进行了分析;对钢屋盖的竖向位移进行了分析,并对超长结构的加强措施进行了介绍。结果表明:篮球训练馆大跨楼盖两端与框架柱采用刚接连接,整体性强,可减小桁架高度,保证室内净高,亦可解决舒适性问题。结构安全可靠,各项指标均满足规范要求。

重庆中国摩项目娱乐综合体中央区钢屋盖施工关键技术

以造型为自由曲面的大面积钢屋盖拟采用的施工方案进行阐述说明。该屋盖结构为双向正交正放网格结构,屋盖形状走势结构高度连续变化,结构造型新颖,施工方案选择受限因素多。通过分析结构特点、结合工程实际情况,拟采用分区分阶段累积提升加吊装相结合的施工技术。钢屋盖施工过程通过计算机模拟分析验证施工方法的可行性,对后续此类钢结构项目的实施提供了一定的可借鉴性。

弹簧限位抗震支座在五棵松文化体育中心体育馆大跨钢屋架设计中的应用

五棵松文化体育中心体育馆为2008北京奥运会篮球馆，钢结构屋架跨度为122．3m，采用了非等高（6．3—9．3m）双向正交钢桁架体系。桁架结构支承在周边20根钢筋混凝土柱上。除与四角柱为双向固定铰接外，钢屋架与其它柱在平行于桁架方向采用了有弹簧限位的滑动支座，垂直于桁架方向为固定铰接。滑动支座有效地控制了屋架传给承重柱的推力，尤其在地震作用下。在考虑竖向荷载组合、多遇地震荷载组合和设防地震荷载组合的情况下，均能满足承载力极限状态和正常使用极限状态要求。

呼伦贝尔城市规划展览馆钢结构屋顶结构设计

呼伦贝尔城市规划展览馆屋顶造型为"白云屋面",呈现出"草原上一片云"的建筑设计方案,结构形式采用双向正交桁架式网架。根据当地严寒气候条件以及屋顶独特造型,对结构各项荷载进行逐一分析,通过设置双向、单向球形铰支座释放内力,调节钢结构屋盖对下部混凝土结构的不利影响,利用SAP 2000有限元结构软件进行设计及计算,使结构经济合理,既能满足建筑造型要求,又能实现预定的性能目标。

苏州文体中心体育馆屋盖滑移施工模拟分析

苏州文体中心体育馆屋盖为正交平面桁架结构,鉴于结构受力、场地条件等原因,该工程采用了累积滑移施工方案。利用MIDAS软件建立了结构的空间有限元模型,主要借助施工模拟仿真分析对上述方案的可实施性进行了验证,结果显示:在滑移施工过程中,通过调节滑靴高度,并合理借助土建结构的布置,可以显著地降低作用在临时支撑架上的作用力,对于支撑架的设计以及薄弱混凝土构件的受力是非常有利的,而在温差较大地区,温度作用对结构的水平变形影响较大,在施工过程中不容忽视。在滑移过程中,由于刚度的原因,结构的最大变形和最大约束反力均出现在滑移中期。

长沙体育中心体育馆钢屋盖结构设计

长沙市体育中心体育馆规模18087座,总建筑面积97800m^(2)。体育馆屋面投影为椭圆形,内支座跨度为114.1m×145.1m。屋盖采用了双向正交正放网架,外围周边立面采用了平面桁架。屋盖双向正交正方网架与外围的立面桁架通过屋盖周边的转换桁架相连接。屋盖顶部采用弹性铰支座,立面桁架下端采用了关节轴承支座。重点介绍了设计中遇到的主要设计难点和采取的措施,包括屋盖选型、屋面桁架通过转换桁架向外围立面桁架过渡的问题、外围立面桁架平面外支撑问题、半球鼓节点的使用、风洞试验等。设计中采用不同的软件进行了分析对比,并给出了主要的计算分析结果,对屋盖结构整体的抗震性能、稳定及屋盖抗连续倒塌性能等进行了分析。通过这些措施和方法,确保结构安全可靠,满足建筑功能要求。

长沙体育中心体育馆结构设计

长沙市国际体育中心体育馆为特大型甲级体育馆,规模18 087座,平面投影呈一椭圆平面,外轮廓长轴约252 m,短轴约203 m。屋盖采用了双向正交正放网架,内支座跨度为114.1 m×145.1 m,周边立面采用了平面桁架。体育馆结构设计复杂,文章主要介绍了设计中遇到的设计难点和采取的措施,包括大悬挑平台和楼板不连续的处理方法、预制看台和超长结构的设计、钢屋盖结构的布置,以及主要的计算分析和结果。

金强国际赛事中心体育馆结构设计与分析

金强国际赛事中心体育馆下部为钢筋混凝土框架-剪力墙结构;上部为椭圆形双坡钢结构屋面,采用双向正交平面桁架组成的正放网架结构,最大跨度为109.700m。对主体结构、大跨屋盖钢结构以及支座选型做了详细的方案比较,重点介绍了分析和设计中涉及的关键问题,并采用多种有限元软件对结构进行了各种荷载工况下的整体受力分析,同时对结构的关键节点进行了分析。分析结果表明,结构能够满足预设性能目标,屋盖杆件应力比、变形及整体稳定性均能满足设计要求。

泰州体育公园体育馆结构初步设计

江苏省泰州市泰州体育公园体育馆是大跨度空间结构,屋盖的选型对结构的受力合理、外形美观、造价经济都至关重要。本工程上部钢屋盖选用双向正交的平面桁架结构,下部混凝土结构外侧框架柱环向采用放射状布置,与上部钢网架立柱和谐统一;经计算钢屋盖强度、变形、稳定性都能满足规范要求;本工程结构选型是安全、美观、实用的一种结构形式。

2008年北京奥运会篮球馆钢结构安装焊接技术

介绍了北京五棵松体育馆工程钢结构形式及安装的焊接特点与难点,重点叙述了该工程结构的焊接工艺及焊接变形、焊接质量控制。

中国摩商业综合体大跨屋盖结构体系分析

中国摩商业综合体大跨屋盖平面尺寸约为(123~139) m×231m,短向最大跨度约为112~139m。屋盖为自由曲面双向正交正放网格结构,由中心向四周逐渐降低。屋盖结构由六榀中心支撑钢框架支承,中心支撑框架刚接于下部混凝土结构,下部结构由防震缝分为四个结构单元。屋面结构跨度大且与主体混凝土结构连接复杂。对结构连接布置与改进进行了介绍,并对屋盖支承体系抗侧能力、结构竖向承载能力和行波效应影响进行分析。分析结果表明,结构体系可行且合理,为后续结构设计提供依据。

中国(淮安)国际食品博览中心A区大跨度屋盖结构设计

结合中国(淮安)国际食品博览中心建筑造型及使用功能,通过对屋盖结构的用钢量、刚度、美观性、制作与安装四个方面进行方案比选,确定屋盖采用正交平面桁架结构体系。为减小温度及地震作用的影响,对塔1顶部支座进行了三种约束条件的比选,最终采用X向单向滑动球形钢支座。采用SAP2000软件对结构进行建模计算,在各个荷载工况及组合下对结构进行分析,得到了结构的静力及动力响应,结构各项指标均满足设计要求。采用Perform 3D软件对结构进行动力弹塑性时程分析,结果表明,结构在罕遇地震下的损伤程度符合设计要求。对屋盖结构进行了抗连续倒塌验算,进一步确保了结构的安全冗余度。