基于节点坐标的复杂曲面网壳安装分析及应用

为解决设计节点坐标的自由曲面空间网壳结构在复杂内力效应条件下的安装,本文结合某展示馆大跨度复杂空间网壳结构的工程背景,重点探讨研究采用模块化安装的支撑架设置及验算分析、采用可调胎架地面完成造型拼装、安装与卸载等关键技术,解决了复杂曲面网壳采用箱型截面直杆件时,通过节点坐标取得成型效果的高空造型施工难题,并运用有限元软件对安装全过程进行模拟施工分析。结果表明:杆件最大应力比、附加应力比及安装精度均满足规范和设计要求,安装方案安全可行,可为类似结构安装提供参考。

大跨铝合金自由曲面网壳设计研究

G60拉斐尔科创云廊屋盖的一期工程尺寸为736m×126m,为超长大跨铝合金自由曲面网壳结构。屋盖通过钢结构树状柱支撑于11栋高层建筑屋顶。阐述结构设计过程中关键指标的设计以及荷载取值的原则,通过应变能最小的原则开展屋盖结构找形的研究,介绍屋盖结构中支撑体系设计和网格布置的考虑因素,进一步说明结构分析的关键计算结果。重点介绍本项目的铝合金板式节点性能研究,开展两组板式节点足尺轴压试验,并与有限元模拟对比分析,结果验证了有限元建模的有效性,并为结构设计的安全性和构造的合理性提供数据支撑。同时进行了3组试件抗剪加强节点试验,对比分析3种不同类型板式节点的受力特性和破坏现象。结果表明抗剪键具有良好工作性能。

双曲面网壳半刚性节点试验及弹塑性屈曲分析

为研究X形节点刚度对网壳结构弹塑性屈曲性能的影响。本文以广东移动南方基地大型双曲面单层网壳结构为背景,对4组X形节点进行平面内、外的弯曲刚度试验和有限元模拟,得到X形节点各杆件的弯矩–转角曲线,进而计算出节点各杆件的名义转动刚度值。结果表明:支座约束情况对节点转动刚度影响较大;平面外荷载下,节点转动刚度大,可按刚接处理;平面内荷载下,节点半刚性不容忽视。基于试验结果,考虑结构安装缺陷,采用MATRIX27单元对网壳节点刚度进行模拟,得到结构倒塌破坏全过程的荷载–位移特性,并对网壳节点在不同转动刚度下的极限承载力进行了对比分析。结果表明:X形节点转动刚度减小,网壳结构极限承载力降低;安装缺陷增大,网壳稳定性减弱。

曲面网壳钢结构工程施工测量技术

在大跨度钢管桁架结构施工放样和施工控制过程中。如何利用TS60全站仪的超高精度的自动测量功能,快速、准确地进行空中定位测量,保证整个钢管桁架空间曲面结构的施工精度,是目前钢管桁架结构工程施工的关键。本文以实际工程为例,对大跨度钢管桁架结构工程精密定位测量技术进行了研究,提出了中间设站的三角高程测量和基于空间直线方程的归化法定位技术,通过部分特征点的对比观测与数据分析表明:该方法对球曲面网壳钢结构施工测量完全满足规范要求,方便灵活,具有较好的应用价值。对曲面网壳钢结构工程的精密定位和施工控制具有重要的指导意义。

单层曲面网壳钢结构屋面施工技术

针对单层曲面网壳钢结构屋面的工程特点,将网壳屋面分成三大部分,采取了分区分块对称安装、设置合理的合拢区域、分区同步卸载并对卸载过程进行监测等方法,确保了单层曲面网壳钢结构屋面的施工质量,从而顺利地完成了网壳钢结构屋面的安装。

基于Revit二次曲面网壳参数化建模的研究

针对Revit二次开发的参数化设计技术问题,使用C#编程语言和API类库,结合JGJ 7—2010空间网格结构技术规程,开发出了单层二次曲面网壳结构的参数化设计插件,实现了二次曲面网壳结构在Revit视图中的自动生成。

单层三向网格圆柱形板节点曲面网壳施工技术

沈阳宝能环球金融中心一阶段项目裙房屋顶天窗为单层三向网格圆柱形板节点曲面网壳,网壳跨度30m,离地面最大高度40m,考虑到网壳弦杆截面小、网壳跨度大、离地面高度大,以往在进行网壳结构施工时,常采用吊装法、滑移法或满堂脚手架支撑平台,但前两者均适用于小跨度,而后者则又具有工期长和成本高等缺点。本工程通过设计钢桁架平台和万向节点支撑杆,选用节点与拼装施工等一系列的研究和实践,证明了基于钢桁架平台和万向节点支撑杆的施工技术适用于曲面网壳结构高空散拼。同时,采用圆柱形板节点,节点传力明确、直接,满足结构受力要求,并解决了复杂曲面网壳弦杆安装方向问题,避免由于制作和安装误差导致网壳弦杆与节点无法对接。本施工技术具有灵活性高、可操作性强、工期短、成本低、施工方便和安全可靠等特点。

轻型钢结构多曲面网壳设计计算

文章介绍一个由三对圆柱曲面经切割拼装组合而成的单层多曲面轻型钢结构工程:网壳屋盖沿着圆柱曲面母线和圆弧方向布置了由H型钢梁组成的双向正交叉梁系;沿卫星厅正八边形外墙和4根内柱连线以及气窗走向布置了5类共16榀桁架;相贯线梁、边梁将多个曲面网壳拼接成花型屋盖。工程采用SAP系列结构分析通用程序计算,通过静力和屈曲分析寻找结构薄弱部位,有效提高了工程设计质量。

南宁国际会展中心旋转双曲面网壳钢结构穹顶设计

南宁国际会展中心是南宁市的标志性建筑。位于入口多功能大厅上空的穹顶是整个建筑的焦点。该穹顶为旋转双曲面网壳钢结构 ,内外均采用PTFE张拉膜封闭 ,造型独特。介绍该结构形式、结构分析和计算以及结构设计情况。

旋转对数曲面网壳结构受力性能及其稳定性分析

旋转对数曲面网壳是球面网壳的一种拓展,研究旋转对数曲面网壳可以为网壳结构分析和结构选型优化提供理论依据。文章应用APDL参数化设计语言,对网壳进行参数化建模,并对凯威特型、联方型、施威德勒型、肋环型4种旋转对数曲面网壳结构进行受力性能和稳定性分析。结果表明:同等工况下,凯威特型结构最大位移约为许用位移的3%,最大应力约为许用应力的15%,其结构形式和受力性能最为合理;网壳结构矢高为40 m时,最不利位移和最不利应力减小率分别为0.76%和4.79%,大矢高下刚度变化不大,强度有较大增加;矢跨比增大到1/2时,特征值增大量为33.7%,大矢跨比网壳结构强度较大;结构在矢跨比为1/2且初始缺陷跨度为1/500下可以有较好的稳定性。

旋转双曲面网壳结构连续倒塌分析研究

对旋转双曲面网壳结构进行了进行了抗连续倒塌分析,通过计算敏感度能够找到网壳结构的重要构件。对结构重要部位分别拆除一根或者多根杆件,重新进行剩余结构的极限承载力计算,讨论当杆件拆除后对旋转双曲面型网壳结构所受到的影响。

广州金融城交通枢纽复杂曲面网壳结构设计关键技术

广州金融城交通枢纽采用单层复杂曲面钢网壳结构构成独特的外立面造型。由于项目钢网壳为风敏感的大跨度结构,设计过程中通过不同风环境下的风洞试验考虑周边建筑对主体结构风荷载作用的影响,并采用MIDAS Gen有限元软件对各工况下的风荷载作用进行包络计算,以确保主体结构安全。此外,由于钢网壳部分属于大空间建筑,设计时通过火灾场景分析,合理确定了火灾升温曲线进行防火验算,与标准室内升温曲线验算结果相比,该曲线计算所需杆件尺寸大大减小,结构达到了良好的经济性,并实现了美观建筑效果。通过细致的结构方案比选,合理地设置支承构件,并结合线性及非线性屈曲分析结果,最终使得钢网壳具有了良好的整体稳定性。

曲面网壳采光顶抗冲击性能研究

基于ANSYS-LS-DYNA软件,对某一曲面网壳采光顶的实际工程进行了模态分析和冲击荷载作用下的动力响应分析,研究了采光顶吊挂荷载吊挂点位置的合理选取;同时选取了三组不同冲击速度和吊挂荷载,研究了冲击速度和吊挂荷载大小对曲面网壳采光顶动力响应及失效模式的影响。分析结果表明,在不同冲击速度作用下,该结构具有三类典型失效模式;冲击速度及吊挂荷载大小均对于采光顶结构的动力响应有影响,冲击速度影响相对较大,分别总结了冲击点速度、加速度及结构应变能的变化规律。

单层曲面钢网格结构的拼装方法

某项目屋盖由三相相交单层不规则曲面钢网壳构成,整体结构稳定,造型优美,安装前要在地面完成分块拼装。由于钢网架面积大、刚度小、双向矢高大,选择合理的拼装方法对整个结构的美观及使用性起到至关重要的作用,从划分拼装单元、拼装胎架安装、现场吊装、拼装检验几个阶段完成了对钢网格的拼装控制。

超大空间曲面网壳钢结构工程施工误差控制研究与思考

大跨度结构因其跨越能力强、结构刚度大而被广泛应用于公用工程。从工程力学的角度来看,大跨度结构的工程建设具有多种不同的工程和施工条件,必须确保其在安装和卸载过程中的安全和稳定性,使其从工程状态平稳过渡到工作运行状态。因此,大跨度结构工程的设计和施工管理中需要注意的重要问题是施工误差和结构变形对其刚性和安全性的直接影响。大跨钢管桁架屋盖是近年来国际上广泛采用的一种具有弧形网壳的钢构件。这种建筑结构属于空间曲型网壳钢制建筑,其施工中的空间和系统的转换存在很大差异,因此需要特别关注施工误差和结构变形对其刚性和安全性的影响。大空间多层弧形球形网壳是一种非常复杂的结构形式。本文简要阐述了在实际应用中需要注意的一些问题,以实现对整个工程质量的合理有效预控。这种方法在实际应用中取得了良好的效果。

曲面网壳风荷载体型系数研究

本文对上海海事大学体育中心的四个体育馆和一个体育场进行了数值风洞分析,计算出双向曲面网壳屋面各风向下的体型系数,并与我国现有荷载规范中单曲拱形屋面体型系数加以比较,总结出此类形状屋面体型系数的分布规律,并给出了建议值;同时也给出了悬挑单曲屋面的体型系数。由于目前我国荷载规范无相应的体型系数,上述规律和建议值可以为类似工程的设计提供很好的参考。

六杆四面体双曲面冷却塔网壳的构形、静力与稳定性能

提出由投影面为四边形的六杆四面体所集合组成的双曲面网壳,可以用作大型钢结构冷却塔的主体结构.探讨该网壳形式的构形,它构造简单,兼具单层网壳与双层网壳的特性.总结了正交正放与正交斜放2种基本布置形式,对正交正放的双曲面冷却塔网壳进行静力、线性与非线性稳定分析.结果显示,该网壳内力分布合理,上、下弦杆及顶部环杆在受力上起到不同的作用,分工明确;线性与非线性稳定性能良好,且结构对于缺陷不敏感;网壳具有较好的经济指标,容易实现工业化生产与装配化施工.

双层曲面球形网壳结构支座刚度研究

根据实际工况建立双层曲面球形网壳的有限元分析模型,研究网壳架体与混凝土柱之间连接支座分别采用固定铰支座、滑动铰支座和弹性铰支座3种情况对网壳结构的影响,以及采用不同水平支承刚度的弹性铰支座时网壳结构杆件受力性能的变化情况。研究结果表明,采用弹性铰支座时网壳结构杆件轴力比采用固定铰支座和滑动铰支座小;从支座选型对网壳结构杆件受力的影响来看,采用有一定支承刚度的弹性铰支座对结构更有利;弹性支座的刚度建议取为2 000 k N/m。

双层曲面球形网壳结构支座沉降有限元分析

应用有限元软件模拟双层曲面球形网壳结构在下部支承框架发生不同沉降时杆件受力及整体变形情况。研究结果表明,双层球面网壳结构在单个支座发生沉降的情况下,随着沉降量的增加,杆件的最大轴力不断增加,单个支座沉降量应控制在25 mm以内较为安全。多个支座同时沉降比单个支座沉降对结构整体刚度影响要大;网壳结构支座从两侧向中间发生有梯度的沉降,比从一侧向另一侧发生有梯度的沉降对网架影响要大。

六杆四面体双曲面网壳的静力特性模型试验

对六杆四面体双曲面网壳的静力特性进行模型试验研究.设计并制作了一高度5m、底面直径(跨度)4m的网壳模型,提出了一种适用于六杆四面体单元、满足刚接假定并可加装加强杆的法兰盘节点,测试并研究了网壳模型在模拟静力风荷载下的节点变位和杆件内力.试验结果和有限元模拟结果进行对比,分析了试验误差来源.结果显示,试验实测值与理论值较为吻合,节点受力性能良好,六杆四面体单元的制作缺陷对双曲面网壳静力特性影响较大,应在工厂预制环节加以控制.