环形张拉整体式穹顶结构拉索失效研究

为探究环形张拉整体式穹顶结构的破坏机理,使用大型通用有限元软件ANSYS对其力学性能进行非线性有限元分析,考虑拉索失效对此类结构产生的不利影响,同时开展了拉索松弛和破断的研究。研究结果表明:结构不利于承受非对称荷载,在全跨荷载作用下,当拉索发生松弛时结构将产生刚度突变。单根拉索破断后,结构不存在相等的自振频率,且第一阶频率均有所降低,斜索20破断后,结构刚度大幅降低。部分拉索破断后,将导致整个结构发生坍塌破坏,建议在实际工程中应经常进行应力监测与日常维护以提高该部分拉索的安全储备。研究结果将对此类结构的施工维护以及安全评估具有一定的参考。

兰州奥体综合馆弦支穹顶结构模型预应力张拉试验研究及模拟分析

为了研究弦支穹顶结构预应力的分布特性,基于兰州奥体综合馆弦支穹顶屋盖按照1∶20制作了缩尺模型,对该模型分3级进行预应力施工张拉试验,测试了2种不同张拉顺序下模型的杆件内力及节点竖向位移变化规律,并将试验结果和MIDAS Gen数值模拟结果进行了对比分析。研究表明:对于肋环型小矢跨比弦支穹顶结构,在张拉时环索相互影响较大,张拉初期环索内力变化更明显;张拉过程中预应力的施加对环杆的影响大于对径杆的影响,最外圈环杆在张拉过程中承力占比最大,节点竖向位移在第4圈达到最大;不同张拉顺序会改变外圈杆件内力及节点位移变化趋势,从外到内分级循环张拉下部索对结构更有利。

环形张拉整体结构的研究和应用

张拉整体结构是一种由连续拉索和断续压杆构成的新型结构。有关正圆柱形张拉整体结构和球形张拉整体结构的研究已被广泛开展,但另一种基本的几何拓扑形态——环形张拉整体结构却很少受到关注。提出一种新型环形张拉整体结构,对其拓扑和找形问题进行研究,采用平衡矩阵法求解该结构的自应力模态和机构位移模态。通过在索穹顶结构中引入环形张拉整体圈梁,提出一种新型索穹顶,并对初始预应力分布和结构性能进行了分析。算例结果表明该新型索穹顶是一种刚度较好且完全自支承自平衡的张拉整体结构。此研究丰富了现有张拉整体结构形式及其应用。

环形张拉整体结构的研究和应用

张拉整体结构是一种由连续拉索和断续压杆构成的新型结构。有关正圆柱形张拉整体结构和球形张拉整体结构的研究已被广泛开展,但另一种基本的几何拓扑形态—环形张拉整体结构却很少受到关注。提出一种新型环形张拉整体结构,对其拓扑和找形问题进行研究,采用平衡矩阵法求解该结构的自应力模态和机构位移模态。通过在索穹顶结构中引入环形张拉整体圈梁,提出一种新型索穹顶,并对初始预应力分布和结构性能进行了分析。算例结果表明该新型索穹顶是一种刚度较好且完全自支承自平衡的张拉整体结构。此研究丰富了现有张拉整体结构形式及其应用。

椭圆形弦支穹顶结构张拉成型阶段的应力监测研究

弦支穹顶结构是一种新型杂交结构,它很好地结合了索穹顶结构和单层网壳结构的优势,具有刚柔并济的结构特点,近些年得到越来越多的关注。以厚街体育馆钢屋盖施工张拉为研究背景,开展屋盖结构张拉成型过程的施工模拟计算,总结椭圆形弦支穹顶结构在张拉成型过程中的应力变化特点,制定合理的监测方案,通过将各监测点的实测值与模拟计算值进行对比,验证模拟计算的正确性和施工张拉方案的合理性,并为张拉施工提供指导。

环形刚性内拉环素穹顶的关键施工技术研究

环形刚性内拉环索穹顶作为一种新型素穹顶结构,对其关键施工技术进行研究,有利于该项技术的普及应用。考志到环形刚性内拉环素穹顶的结构特征,采用非线性动力有限元找形法对该结构几何形状进行找形,并提出时间步长的确定与调整方法以及总动能峰值与对应时间点的确定方法,以控制找形误差。同时,以具体工程为例,分析了牵引张拉工装布置、点位设置、设备注意事项等关键技术要点,为施工的稳步推进提供技术保障。

考虑施工进程的弦支穹顶结构临时支撑体系

针对弦支穹顶结构临时支撑体系的布置位置、布置方式及其刚度等施工参数对施工过程中结构性能的影响,提出了临时支撑系统的评价指标以及具有实际参考价值的施工参数取值范围.采用有限元软件ANSYS,分析关键参数对施工中准结构受力性能的影响,从而得出其取值范围.分析结果表明,临时支撑的布置位置、布置方式及其刚度等参数对施工过程中弦支穹顶结构性能的影响较大,提出的临时支撑施工参数可为结构方案设计和施工调整提供较为科学的依据.

基于环形张拉整体的索杆全张力穹顶结构形态分析

运用平衡矩阵奇异值分解技术,通过变换经典半八面体张拉整体单元的几何构型,对半规则张拉整体单元进行了自平衡构型的找形分析,给出了几何变换后的设计公式,并通过单元自应力模态和机构位移模态验证了单元的几何稳定性。对此单元进行环向拼装,得到了环形张拉整体结构并给出结构整体可行预应力。提出了环形张拉整体中部引入葵花形索穹顶的构造方法,构建了全张力自平衡的新型索杆穹顶结构,并对其进行了静力分析,表明该结构具有较好的刚度。最后通过实物模型进一步验证了该结构体系的可行性。该研究对张拉整体在实际工程中的应用具有一定促进作用。

弦支穹顶钢结构体育馆的结构体系与施工技术

通过安徽大学体育馆、常州体育馆、济南奥体中心体育馆3个弦支穹顶体育馆钢结构工程的实践,介绍了其建筑形式,结构设计体系和主要的节点形式。同时研究了3个体育馆钢网壳的安装方案及预应力张拉方案,包括安装胎架的设置、张拉控制原则和分级张拉过程。

弦支穹顶结构施工技术措施研究

弦支穹顶是一种新型的预应力大跨度空间建筑结构,由于其受力合理、经济美观等优点,被广泛应用于体育馆、航站楼等大型公共建筑中。随着弦支穹顶结构的大规模使用,其结构形式在不断改进,这就无形中增加了现场的施工难度,如何确保其顺利施工是目前研究的热点,与其相关的施工技术受到人们的关注。鉴于此,本文以某建筑工程项目为背景,具体探讨弦支穹顶结构施工关键技术,针对弦支穹顶结构的施工张拉工序和杆件安装的变形控制问题展开分析,通过本文的研究为同类型结构的施工建设与研究提供些许参考和借鉴。

弦支穹顶钢结构体育馆的结构体系与施工技术

在1993年M Kawaguchi提出了一个结合单层网壳和索穹顶结构优点于一身的新型钢结构形式,我们称为弦支穹顶结构(索承网壳结构)。在这个结构组成提出以来,国外很多专家都对其进行过理论实践和实验分析。那么简单点来讲,它就是由一个上层索和下层索通过撑杆建立的一个自由平衡体系,只不过在这里上层索是由单层空间网壳代替。正是由于这种新型钢结构简化了以往出现的繁琐结构形式,而且在国外得到了广泛的运用。近年来,我国也开始引进这种新的钢结构方式。通过对弦支穹顶结构的反复实验验证和结构理论分析。近两年来,我们开始尝试在实际工程项目建设中运用这一钢结构进行施工。其中就有安徽大学体育馆、常州体育馆和济南奥体中心体育馆三个主体钢结构项目建设。通过施工,结合实际情况,我们采用了风格迥异,技术施工不同的方式很好的完成了这三项钢结构施工项目,得到的效果当然是非常好的,下面就三个弦支穹顶结构体系来进行分析解读。

攀枝花博物馆空间预应力索穹顶结构的施工

空间预应力索穹顶钢结构形式跨度大、自重轻,是一种充分利用钢索抗拉性能的复合型大跨度建筑钢结构。该结构的施工具有结构形式复杂、施工技术和精度要求高、工程规模大、施工难度大等特点。结合工程实例,就施工过程中人机配置、拉索安装及张拉等问题进行分析探讨,并总结在工期控制及安全生产方面的管理经验,可为其他相似工程提供有益的借鉴。

弦支穹顶结构预应力施加方法研究与工程应用

当代中国经济飞速发展,对建造大跨度建筑提出了更高的要求,作为一种新型空间结构体系,弦支穹顶结构常作为大跨度公共建筑屋盖的结构形式。弦支穹顶结构一般由上部刚性的单层球面网壳和下部柔性的张拉整体体系组合而成。对于下部的索撑体系结构而言,张拉过程中力与形的控制是预应力施工的核心内容。本文依托于工程实例,研究了当前弦支穹顶结构三种主要的预应力施加方法,并结合工程实际应用中数值分析的结果,总结了三种张拉方法的优缺点,为以后弦支穹顶预应力施工提供有意义的参考资料。

椭圆形不连续支承弦支穹顶预应力施工技术

针对不连续支承椭圆形弦支穹顶结构,通过施工全过程分析,确定了适用于该类结构的分步分级张拉径向杆的预应力施加方法。根据结构特点,设立了合理的施工张拉控制方法,实现了预应力体系的建立和结构的成型。对施工过程中的网壳起拱值进行监测,结果表明现场监测值与理论计算值吻合较好。此外,对放样误差进行统计分析发现,该误差对结构受力状态和最终起拱值影响较小。这说明了以索力控制为主,挠度控制为辅的控制标准能够满足设计要求。

环箍-穹顶索杆结构局部断索抗倒塌能力分析

提出一种新型的环箍穹顶全张力自平衡索杆结构,该体系以环形张拉整体为周边环梁,中部支承Levy型索穹顶结构。由于该环箍穹顶结构冗余度较低,该文研究了局部索失效情况下的结构抗倒塌性能。考察了环形张拉整体中局部拉索破断后索穹顶环向约束刚度的降低程度,以及整体结构力学性能的影响。基于显式动力积分法,运用变换荷载路径法,通过移除失效拉索单元,分析模拟了环形张拉整体不同部位的拉索断裂后剩余结构的响应,包括节点位移、索杆内力等指标。根据响应值将断索分成四种类型,并对四种类型的索破断后结构是否产生连续倒塌进行了探索。分析结果表明,提出的环箍-穹顶索杆结构具有较好的抗连续倒塌性能,相关结论将为此类结构的工程应用及安全评估提供借鉴。