站房大跨度屋盖钢桁架拼装施工技术研究

大跨度屋盖钢桁架拼装施工具有较高的施工难度,难以把控施工质量,为此提出站房大跨度屋盖钢桁架拼装施工技术研究。根据相关规范对钢桁架外观及力学性能进行检验,采用两点吊装方式对屋盖钢桁架进行整体提升吊装施工,应用导向器件对吊装过程中对钢桁架位置进行微调,并监测提升架及钢柱。采用二哈夫组装连接,在站房大跨度屋盖钢桁架外框柱四周布设钢柱焊接工具式操作平台,进行钢桁架焊接施工,完成站房大跨度屋盖钢桁架拼装施工。实例分析结果表明,对钢桁架拼装施工质量控制后,钢桁架跨中垂直度和侧向弯曲矢高偏差均在允许范围内,符合规范要求,该施工技术能够有效控制站房大跨度屋盖钢桁架拼装施工质量,具有良好的应用前景。

青奥体育馆大跨度屋盖结构设计

体育馆屋盖跨度大、荷载重,采用双向交叉桁架结构受力合理,传力路径清晰可靠,两阶段设计能保证整体刚度的同时减小对下部主体结构的作用力。对屋盖支承构件和关键杆件采取性能化设计和构造加强措施后,个别杆件失效不会引起整体倒塌。外围拉索幕墙与主体协同工作,定义拉索张拉力的有效范围,对屋盖构件包络设计,施工中考虑张拉顺序和后续张拉对其他拉索张拉力的影响。施工时通过馆外1台履带吊送料和馆内1台履带吊二次抬吊的方法,将桁架从馆外送至馆内,最后由500t吊车进行吊装安装。

高铁站房大跨度屋盖钢结构整体提升数值模拟及施工安全监测

高铁潮汕站南站房屋主体为钢筋混凝土结构,屋盖为“几”字形焊接球钢网架体系,是典型的大跨度钢屋盖结构,网架核心部分采用了整体提升施工方法.本文首先进行该工程整体提升的施工模拟仿真计算,分析关键受力杆件在提升过程中的应力应变情况,获取施工过程中的危险阶段和薄弱环节,为现场实测的测点布置提供理论依据.再结合应变片安装的可行性,在多个最不利杆件上粘贴应变片并布置导线,实时监测整体提升阶段屋盖网架结构的应力变化情况,确保施工过程的安全性.本研究为大跨度屋盖网架结构整体提升的施工监测提供了思路和整体框架,可为同类工程建设提供有益的参考与借鉴.

大跨度屋盖结构等效静力风荷载数值计算方法

基于大跨度屋盖结构等效静力风荷载计算的复杂性,提出了极值效应等效静力风荷载的概念和应用数值优化原理计算大跨度屋盖结构内力等效静力风荷载的方法.以几内亚体育场主看台悬挑屋盖为例,计算得到其位移等效静力风荷载;以巴哈马体育场主看台悬挑屋盖为工程背景,基于两类不同目标函数按最小二乘拟合得到内力等效静力风荷载.并分别给出两组内力等效静力风荷载作用下的杆件极值内力误差分布,分析了基于两类目标函数的拟合方法各自的优缺点.算例与分析表明该方法实用性很强,既方便设计使用,又有相当高的精度,可以满足工程设计的需求.

大跨度屋盖风荷载的大涡模拟研究

应用一种新的湍流脉动流场产生方法DSRFG(discretizing and synthesizing random flow generation)模拟风场实际的湍流边界条件.采用一种新的大涡模拟LES(Large Eddy Simulation)的亚格子模型,基于linux系统下软件平台Fluent6.3的并行计算技术,计算了长沙机场扩建航站楼屋盖结构在5个风向下的风荷载.根据对机场屋盖的平均风压和脉动风压系数分布规律的分析,给出了各风向角下屋面的表面风压分布特性和最不利风向角,为长沙机场扩建航站楼的抗风设计提供了依据.并为进一步发展此类复杂建筑结构在复杂湍流环境下的风荷载数值风洞技术提供参考.

大跨度屋盖表面风压系数的试验研究

以两个大跨度屋盖结构为例 ,通过风洞模拟试验说明大跨度屋盖表面风压的复杂性 .

Ritz-POD法及其在大跨度屋盖结构风振分析中的应用

目的提出在频域内分析大跨度屋盖结构风致动力响应的新方法--Ritz-POD法,克服传统Ritz向量叠加法的不足,完善Ritz向量叠加法在大跨度屋盖结构风振响应分析中的应用问题.方法将Ritz向量叠加法和本征正交分解法(POD)相结合,用POD得到脉动风压的前几阶本征模态及相应的荷载中心频率,生成考虑多荷载空间分布模式及荷载频率影响的Ritz向量.结果利用Ritz-POD法分析一单层球面网壳的风振响应表明,仅用前5阶本征模态就能较好地描述脉动风压的空间分布形式(约为70%～80%),合理确定外荷载空间分布模式的重要性要比考虑外荷载频率影响更为显著.结论用Ritz-POD法能够合理给出脉动风荷载的空间分布模式,并有效考虑外荷载频率对结构动力响应的影响,可用少量阶数的Ritz向量即可得到较准确的风振响应,显著提高了计算效率,并且该方法包含了结构的主要贡献模态.

大跨度屋盖结构风振响应和等效静风荷载的快速算法和应用

采用一种新的快速算法—谐波激励法(HEM)计算复杂大跨度空间结构的风致响应,该方法的精度等同于完全二次型组合(CQC)方法,对内存的消耗却要远小于CQC方法且计算速度要显著比CQC方法快。在得到结构风致响应的基础上,基于荷载响应相关(LRC)原理计算出包含共振响应和模态耦合的结构等效静风荷载(ESWL)。将本文方法应用于一复杂体育场屋盖的风振响应和ESWL的计算分析,通过对该结构风致响应的特征和ESWL分布的分析和讨论,证明了本文方法的有效性。文中还对响应的背景和共振分量的相关特征进行分析,结果显示:响应的背景和共振分量的相关系数最大可达-0.13,忽略这种相关特征所产生的误差最大可达6%并高估了结构的风振响应。

大跨度屋盖结构考虑模态耦合的抖振共振响应分析方法

提出了可考虑模态耦合效应的共振响应分量近似形式,并基于此得出用于计算风振响应共振分量的修正SRSS法。最后将该方法运用于上海南站工程屋面结构的共振响应分析以检验其正确性及精度。本方法为进一步建立复杂大跨度屋盖结构等效静力风荷载方法奠定了基础。

大跨度屋盖结构竞赛模型设计

大跨度屋盖是大跨度空间结构的重要结构形式之一.华北水利水电大学第一届大学生结构模型设计竞赛以设计并制作一个大跨度空间屋盖结构模型为题,并要求模拟实际荷载状态进行加载测试.本文对参赛的大跨度空间屋盖结构模型进行了分类,对各模型进行了有限元计算,分析了各类结构的受力特点和影响模型刚度与受力的关键因素,并据此对各模型进行评价.加载试验的结果验证了理论计算的可靠性.结果表明:与实际工程结构一样,竞赛模型也必须先进行概念设计和基于力学原理的优化分析,以做到设计合理,再加上精良的制作工艺才能取得较好的竞赛成绩.

基于改进的神经网络的大跨度屋盖风压场预测

利用风洞实验测定大跨度屋盖的风压时,由于通常只能通过布置有限测点而获得有限的风压数据,因此采用准确高效的方法预测更多未知点的风压特性具有重要意义。本文在径向基函数神经网络的基础上,结合遗传算法和方差分析对大跨度屋盖的风压场进行了预测。引入整体度量估计作为遗传算法中适应度函数的估计,采用方差分析分解RBF的输出总方差,用求得的均方误差对RBF神经网络模型的权方差进行估计。将本文方法预测得到的大跨度屋盖的风压系数、升力系数等与实验结果和传统RBF方法预测结果进行了对比,并进行了误差统计分析。结果表明:本文方法预测的风压系数与试验结果符合良好,且均方误差小于RBF方法,平均相差约67.21%;在达到同样的收敛精度时,采用本文方法计算所需的时间要比传统RBF模型节省约40%。结合遗传算法和方差分析的RBF神经网络模型是预测大跨度屋盖风压场的有效工具。

半月拱形大跨度屋盖的风荷载干扰效应研究

以某半月拱形大跨度屋盖体育场为背景,采用刚性模型的风洞试验和上、下表面同时测压技术,对该体育场屋盖上、下表面的风荷载进行了研究。通过在屋盖上、下表面布置测点,获得不同风向角时屋盖上、下表面各测点的风压系数。对比分析了在有、无上游建筑物遮挡时屋盖表面的综合风压,以及上游建筑物对该体育场屋盖上、下表面风压的影响。研究结果表明:体育场屋盖的风荷载主要以向上的风吸力为主,屋盖迎风支座处正压较大,最大风压系数达1.4,悬挑处负压较大,最大负风压系数达-2.0。在不同风向角下,上游建筑物对屋盖表面风荷载的干扰效应有所不同,在60°风向角下,干扰效应最为明显。

大跨度屋盖结构等效静风荷载分析方法及应用

将大跨度屋盖结构等效静风荷载分为平均分量、背景分量和共振分量3个部分。以荷载响应相关系数法为基础,结合本征正交分解法,用脉动风荷载的本征模态表示等效静风荷载的背景分量,用主导振型的惯性力表示等效静风荷载的共振分量。进一步提出2个重要指标,选择最主要的本征模态和结构振型表示等效静风荷载,建立荷载模态、结构振型和等效静风荷载之间的联系。将该方法用于一单层球面网壳,计算结果验证了该方法的可靠性。

典型形式大跨度屋盖风雪漂移的数值模拟

近年来,因积雪的不均匀分布造成大跨度屋盖坍塌的事故已屡见不鲜,这主要是由于屋盖上的积雪在风力作用下发生复杂的风雪运动,从而造成大跨度屋盖表面积雪的不均匀分布,正确预测大跨度屋盖上的积雪分布有着非常重要的意义。基于Mixture多相流模型和k-kl-ω模型对几种典型形式大跨度屋盖的风雪漂移进行了数值模拟,探讨了不同形式屋盖的积雪分布规律,研究了风向角、矢跨比对屋面积雪分布的影响,并将平屋盖和拱形屋盖数值模拟结果与规范进行了对比分析。

大跨度屋盖风振控制的遗传算法研究

对大跨度屋盖的遗传算法风振控制进行了研究,提出了一种采用主动调谐质量阻尼器(ATMD)进行风振控制的方法.首先介绍了风振控制理论,然后提出了大跨度屋盖风振控制的遗传算法,将位移和加速度响应均方差作为了控制效率的评价标准,并给出了该方法的实施步骤.最后将该方法应用于一大跨度平屋盖的风振控制,计算了屋盖上典型测点的位移和加速度均方差值,并与采用其他控制方法的计算结果进行了比较.结果发现笔者提出的遗传算法控制器准确高效,其中位移和加速度均方差分别平均减少了53.8%和44.6%,结构竖向位移峰值平均减少65.7%,加速度峰值平均减少56.2%,有效地控制了屋盖结构的风振响应.结果证明遗传算法可以准确预测相关参数,进而有效地控制大跨度屋盖风振响应,为工程实践提供了相应参考.

大跨度屋盖风致积雪重分布的数值模拟

以吉林新火车站为研究对象,在流体计算软件FLUENT 6.3基础上编写相应的UDF后处理程序。基于Euler-Euler体系的两相流理论,采用FLUENT和UDF后处理程序对吉林新火车站周围的风雪运动进行了全尺度的数值模拟,得到了不同风速、风向下屋盖表面风致雪压的不均匀分布情况。结果表明:在风、雪作用后,屋盖以及雨棚上的雪压分布会发生改变,雪压分布非均匀;不同风向下,积雪分布系数的最大值集中在站台雨棚邻近主站房的区域;积雪漂移沉积效应主要受风速影响,风速较大的区域积雪的侵蚀越明显,在风速小的区域积雪沉积量也较大。

大跨度屋盖风压场的条件模拟方法研究

风荷载是大跨度屋盖的控制荷载。通常由于风洞实验测得的风压数据有限,那么利用有限的数据预测目标点的风压场就尤为重要。考虑到大跨度屋盖风压场的复杂性,本文提出了一种简单的非参数化条件模拟方法。该方法采用Karhunen-Love(简称KL)扩展将风压随机变量表示为协方差算子的本征函数。为降低变量维数,给出了KL扩展的转移分布的最邻近估计,然后通过扩展本征函数的Fourier基,并估计其扩展系数来实现对本征函数的估计,进而最终获得目标风压场。将该方法应用到大跨度结构的风压场估计中,得到了大跨度结构的风压场相关参数,计算结果与实验值符合良好,且结果表明本方法的计算效率高,误差小。这种方法有效地降低了所预测风压场变量的维数,在模拟大跨度屋盖风压场时达到了计算准确、误差小、效率高的目的。

大跨度屋盖结构的风振响应研究

文章针对大跨度屋盖结构的风振动力响应问题，将屋盖分线性体系和非线性体系进行考虑。针对线性体系的屋盖结构提出基于风致响应和等效风荷载的完整解法、时程分析法和基于频域的背景模态法，分析各种方法的基本原理，并探讨这些方法的优缺点和适用性。针对非线性体系的屋盖结构，主要是薄膜结构，在风振分析时必须考虑流固耦合作用的影响，并提出附加空气质量、气承刚度和声致阻尼等效应。

自锚式悬索结构在大跨度屋盖中的应用研究

本文以自锚式悬索结构体系为研究对象,通过对比分析自锚式悬索结构与传统的边缘构件锚固及地锚式悬索结构各自的受力特点,说明自锚式悬索结构在大跨度悬索屋盖中的应用前景;总结了目前悬索结构在实际施工中遇到的技术问题,提出自锚式悬索结构的施工工艺流程及对自锚构件施工时的关键技术要点,旨在为自锚式悬索结构的应用及施工提供理论依据及技术支持。

西宁市体育馆大跨度屋盖的鉴定与加固验算

介绍了西宁市体育馆大跨度空间钢管结构屋架的鉴定与加固验算 ,从中探讨了空间管结构屋架和双K形直接焊接节点的工作机理 ,并提出了空间管结构屋架设计的注意事项 ,为今后类似大跨度屋盖的设计提供参考。