Finite element model updating for large span spatial steel structure considering uncertainties

In order to establish the baseline finite element model for structural health monitoring,a new method of model updating was proposed after analyzing the uncertainties of measured data and the error of finite element model.In the new method,the finite element model was replaced by the multi-output support vector regression machine(MSVR).The interval variables of the measured frequency were sampled by Latin hypercube sampling method.The samples of frequency were regarded as the inputs of the trained MSVR.The outputs of MSVR were the target values of design parameters.The steel structure of National Aquatic Center for Beijing Olympic Games was introduced as a case for finite element model updating.The results show that the proposed method can avoid solving the problem of complicated calculation.Both the estimated values and associated uncertainties of the structure parameters can be obtained by the method.The static and dynamic characteristics of the updated finite element model are in good agreement with the measured data.

杭州电竞中心结构设计重难点概述

杭州电竞中心内圈主体结构采用钢框架-支撑结构,外圈采用“大倾角梭形斜柱+多段钢折梁框架”,是集承重与抗侧力于一体的结构体系,屋盖采用车辐式索承网格自平衡结构形式。详细介绍了地下结构、中央场馆结构的设计要点,门厅处利用建筑造型空间设计为多段钢折梁与跨层桁架相结合的结构形式;室内二层至三层楼面设计一浮空弧形人行桥,截面形式为薄壁钢箱梁,桥宽2.2m,跨度57m,采用“上挂下支”的稳定结构形式。对整体结构进行了静力弹性、动力弹塑性、振动台试验、典型节点有限元、整体稳定以及局部稳定等系列分析与试验。结果表明:结构在静力荷载和地震作用下强度和刚度均满足规范要求;典型节点极限承载力为荷载设计值的4.17倍;结构整体稳定性安全系数为3.79;斜柱局部稳定安全系数为2.52。合理的设计保证了结构的安全、经济和实用性。

大跨度钢箱系杆拱桥减隔震措施对比研究

以某跨河大跨度钢箱系杆拱桥为研究对象,研究不同措施下桥梁的减隔震性能。通过“m”法,利用桥梁有限元软件Midas Civil进行动力分析;通过人工合成地震波,采用FDB模型、粘滞阻尼器MAXWELL模型进行模拟,对大跨度钢箱系杆拱桥进行非线性时程分析,对比分析摩擦摆支座、速度锁定器、拉索减震支座的减震效果。研究结果表明:三种减隔震措施下,墩柱所受的轴力差异较小,摩擦摆支座及拉索减震支座所受的剪力、弯矩差异较小,速度锁定器作用下,墩柱所受的剪力及弯矩差异较大。通过对比分析,选用摩擦摆支座能较好地满足工程需求,减震效果良好。

大跨度超高钢骨梁关键施工技术

为满足大空间结构的质量和安全,通常会选用大跨度超高截面及钢-混凝土组合结构承担主要构件的受力,然而为满足现场大跨度超高结构的施工质量与安全,钢骨结构的节点深化连接与支撑安全等环节是首先需要解决的问题。在北京市城市规划设计研究院新建业务综合楼工程建设中,为解决多功能厅上部大跨度超限钢骨梁的安装与连接施工难题,合理优化超限钢骨的拼装连接节点,调整钢骨与钢筋的连接节点方式,更新关键施工技术等方法,大幅加快了大跨度超高钢骨梁的施工进度,节约了施工成本,保障了结构的质量与安全,可为类似项目提供参考。

大跨度钢管拱肋提升技术研究

钢管拱肋作为大跨度梁拱组合桥的关键设计部位,其施工过程及受力性能关系到全桥结构的安全。通过跨越太浦河航道180 m钢管混凝土拱桥拱肋整体提升施工的研究,合理布置了拱肋安装支架及提升支架,并采用Midas Civil有限元软件对拱肋架设及整体提升过程中支架的受力及稳定性进行分析。结果表明:各施工阶段支架的强度和刚度满足要求,整体结构具有良好的稳定性,可为后续工程施工提供经验。

大跨度变截面钢箱梁托管桥施工技术

介绍了目前国内单跨跨度最大的变截面连续钢箱梁桥面上铺设的输水管道直径最大的托管桥钢箱梁吊装施工技术。单节箱体最重达135t,运输、储存、吊装较常规钢桥难度增大,工厂桥段制造、工厂板单元现场拼接和上下分层加工等措施,保障了施工进度和工程质量。针对梁体重量大、项目区强风天气影响桥梁吊装困难,研究了钢箱梁的安装方法和施工工艺,保障了梁体施工期安全,桥梁按合同工期安装完成发挥了工程效益。

南宁吴圩国际机场T3航站楼主楼钢结构设计

南宁吴圩国际机场T3航站楼项目在航站楼内创新性地提出吊挂景观平台的建筑方案,造型独特,结构安全性要求高。航站楼主楼主体采用钢筋混凝土框架结构,屋盖采用异形大跨度空间钢结构。介绍了主楼屋盖设计的若干关键问题及设计措施,主要包括支承系统结构设计、大跨度屋盖结构设计、吊挂景观平台结构设计以及对于吊挂平台的抗连续倒塌分析。结果表明:主楼钢屋盖和吊挂景观平台在各工况和预设的性能目标下是安全可靠的。

大跨度超重悬挑钢楼梯施工技术研究

近年来大跨度悬挑钢楼梯在现代建筑中的应用越来越广泛。依托工程实例,针对大跨度悬挑钢楼梯自重大、跨度大、高度大、安装空间有限等施工难点,通过理论分析、仿真模拟及实践研究,提出并应用了连续分级支撑+大型构件结构锚点翻转的施工方法,解决了悬挑楼梯安装过程中立面空间位置不足的问题,确保吊装施工安全便捷可靠,提高了构件安装位置精度。

大跨度结构模板支撑传力体系型钢平台施工技术研究

研究主要介绍了年产8万t光学级聚酯基膜项目结构施工中的大跨度结构模板支撑受力型钢平台的施工技术。“型钢平台”作为混凝土结构模板支撑的传力体系,解决了下部结构无法直接承重的施工难题。通过详细阐述型钢平台的结构设计原理、制作工艺以及实际应用效果,探讨其在施工中的可行性、稳定性及优越性,以期供其他类似工程提供参考。

大跨度钢桁架屋顶单机分段吊装施工技术研究

大型钢结构的吊装作业日渐成为钢结构工业化建筑施工的重要环节,因受作业场地条件限制,大型钢结构构件的一次吊装施工安全成为大跨度钢结构应用的掣肘缘由之一。以38 m大跨度钢桁架屋顶吊装施工方式为例进行分析,选用单机分段吊装进行施工,有效提高了施工效率且保证了施工安全性,为今后相关项目提供参考。

大空间房建工程钢结构施工技术研究

针对大跨度钢结构屋面施工,在现场塔式起重机吊重不能满足大跨度钢梁的吊装需求下,经方案对比分析,钢梁采用提升技术进行施工,明确了钢梁的分段作法和提升平台、吊点的设置位置及作法,详述了整个提升施工工艺流程及提升原理,配合屋面板采用钢筋桁架楼承板的运用,在满足现场实际施工可操作的前提下,解决了高空大跨度钢梁施工难点,可为其他类似项目提供参考。

西北某高校体育馆大跨钢屋盖结构方案比选与设计

针对西北某高校体育馆钢屋盖结构方案比选,对比分析了两种屋盖方案布置的合理性和用钢量指标。采用3D3S软件对钢结构屋盖进行单独分析与设计,并采用YJK设计软件对比赛场馆上部钢结构与下部混凝土结构进行整体建模分析。最终选用双层(局部3层)正放四角锥螺栓球网架结构体系,支座四周采用3层网架变截面轻盈出挑,以实现建筑造型要求。对关键支座节点采用midas FEA进行了有限元分析验算。结果表明:采用网架变截面悬挑体系能更好地实现建筑造型,节点受力更合理且用钢量更低;支座选用双向抗震球铰钢支座,能有效减小温度应力的不利影响;关键节点采用有限元辅助分析是有必要的。

型钢混凝土在大跨度大空间结构中的应用

阐述型钢混凝土的特点,分析型钢混凝土用于大跨度大空间结构的要点,从预埋地脚螺栓,型钢柱、型钢梁吊装,柱脚灌浆施工,钢筋安装,型钢混凝土浇筑施工等环节具体介绍型钢混凝土在大跨度大空间结构中的应用,并提出相应的施工注意事项。

基于大跨度钢结构厂房的H形截面钢柱拼接施工技术

以某项目的大跨度钢结构厂房石墨化车间为例,对H形截面钢柱拼接的主要做法和技术措施进行了研究,提出了通过设置可拆卸的钢柱翼缘连接机构对H形截面钢柱拼接进行临时固定,解决了现有技术中钢柱拼接施工不便、经济性差的问题。进一步介绍了H形截面钢柱翼缘连接机构的新技术包括上连接角钢、下连接角钢、连接钢板等,详细说明了新技术的特点、工艺流程、操作要点等,总结了新技术与现有技术相比的有益效果,为大跨度钢结构厂房的H形截面钢柱拼接提供了施工经验,可在类似工程中借鉴和推广。

试析大跨度型钢混凝土梁施工技术要点

与传统钢筋混凝土结构相比,型钢混凝土结构具有显著优势,例如承载力提高、刚度增大以及抗震性能优化等。鉴于此,本文结合实际案例,阐释了型钢混凝土梁施工的工艺原理,探究了大跨度型钢混凝土梁施工技术要点,涉及钢柱吊装、钢梁吊装、焊接与焊接验收、型钢梁钢筋绑扎、侧模板安装与加固、混凝土浇筑与养护、模板拆除等。

环形大跨钢结构施工临时支撑设计与荷载优化路径探索

近年来,随着计算技术的革新和施工企业的技术提升,临时支撑设计的科学性与规范化逐渐显现。然而尽管如此,由于临时支撑制作周期冗长、可重复使用性高,施工条件预估的不确定性以及多变的工作环境,导致施工安全事故时有发生。对此,文章通过分析环形大跨钢结构施工期间的临时支撑设计,以核心受力构件的应力状态为依据,有效地优化支撑体系的受力设计。同时,结合临时支撑应力变化情况,验证构件在支撑期间的演化规律,并提出优化支撑的相关建议,以更好地指导工程实践,确保施工过程的顺利进行。

某看台钢桁架悬挑雨棚支座对比分析

本工程为某体育场混凝土看台的钢桁架悬挑雨棚,根据《空间网格技术规程》的要求,本工程采用通用有限元分析软件Midas进行整体结构的位移及受力分析,针对混合结构的特点,给出了建模中钢桁架荷载的施加方式、阻尼比的取值、计算方法的选择等注意事项,通过建立三个不同边界约束条件的模型,对钢结构支座进行对比分析,通过对周期结果、位移结果及杆件应力结果的对比分析,得出三种不同边界类型对整体计算的影响,并对合理设置边界条件提出了建议,为后续类似案例的结构设计提供参考。

大跨简支钢混组合梁桥设计探析

结合实际工程项目,对大跨简支钢混组合梁桥设计进行了探讨,研究确定合理截面型式及横向布置,分析采取临时支墩和桥面板混凝土纵向分段浇筑等施工措施对最终成桥阶段梁体的影响。研究认为,大跨简支钢混组合梁桥宜采用闭口钢箱截面,其设计通常受应力控制,横向布设宜结合钢箱顶底板应力合理拟定主梁根数及间距。施工过程会影响成桥状态,采用临时支墩和桥面板混凝土纵向分段浇筑,可有效改善钢箱顶板应力状况,但对底板应力影响不大。

万福矿深埋大断面T型交叉点高预应力NPR支护机制及应用

为解决深部大断面软岩巷道交叉点大变形问题,以万福煤矿千米深井巷道交叉点为工程实例,首次在巷道支护中运用微观负泊松比(negative Poisson’s ration,NPR)钢锚索。采用室内试验、理论分析、数值模拟及现场试验相结合的方法,分析了深埋巷道交叉点的围岩变形机制,提出了以微观NPR钢锚索为核心的控制对策。通过室内静力拉伸试验对微观NPR钢锚索的力学特性进行研究,结果表明,微观NPR钢锚索拉伸全过程表现为高恒阻,均匀拉伸,无屈服平台,破断时无明显颈缩现象。通过理论推导,基于T型巷道交叉点围岩最大影响范围,建立微观NPR钢锚索支护T型巷道交叉口最大影响范围计算模型。通过数值模拟,再现T型巷道交叉口的破坏演化过程,分析对比普通支护/微观NPR钢锚索支护效果。现场开展支护应用试验与监测,验证了长短微观NPR钢锚索联合支护对策具有良好的交叉口围岩大变形控制效果,为交叉口围岩安全稳定控制提供了新支护材料和支护手段。

雄安体育中心体育场结构设计

雄安体育中心体育场主体结构采用钢框架-支撑体系,屋盖钢结构由外圈屋盖钢结构和屋顶中央网壳组成,看台区域均采用组合型肋梁预制看台板。详细介绍了该体育场结构方案,包括看台钢结构设计、拱脚滑动释放、网壳结构体系、典型节点设计等。通过方案比选,屋顶中央网壳采用分索式索承铝合金网壳的结构体系,提高了索承结构对不规则建筑平面的适应能力。设计中对南侧拱脚进行了施工工序优化,拱脚处采用滑动释放措施,降低了看台钢结构南侧拱桁架的水平推力。本项目位于高烈度区,采用了速度型黏滞阻尼墙作为结构的减震措施,在多遇地震下黏滞阻尼墙作为结构的安全余量储备,在罕遇地震作用下,阻尼墙耗能占比5%。在部分应力较大的铝合金网壳节点中设置腹板加强板,提高了结构的安全性。