Structural behaviors of steel roof truss exposed to pool fire

Experimental research was conducted to study the structural behaviors of a steel roof truss model without fire-proof coating under pool fire conditions.The data of temperature distribution and displacements of typical members were obtained.It is found that the temperature distribution of environment inside the structure,which is found to be in accordance with the multi-zone model with height,has a decisive effect on the temperature evolution of steel members.Besides,it can also be observed that due to the restriction and coordination among the truss members in the localized fire,the maximum relative deflection,which occurs at the mid-span of the top chord,is relatively slight and has not exceeded 1 mm under experimental conditions.On the other hand,the column experiences a notable thermal expansion during the test.Then,a finite element model is presented and validated by the test results.

大跨度屋盖振动舒适度分析及管桁架结构施工技术研究

某中学风雨操场屋盖为大跨度倒三角空间管桁架结构,同时兼具运动功能,承受重型荷载。因此,需在深化设计阶段对风雨操场屋盖进行共振技术分析,保证操场运动人员舒适性及屋盖下空间不受干扰。研究大跨度倒三角空间管桁架测量及监测技术、侧拼与吊装施工技术,以达到设计效果。研究结果表明,通过共振分析得出的结构竖向自振频率与最大加速度满足要求;采用临时支撑、起拱、汽车式起重机单榀整体吊装等方式解决吊装问题,达到了设计精度;通过精准测量及监测确保了加工、安装过程质量和安全。

基于结构拓扑的不规则钢桁架体育馆抗倒塌分析

钢桁架结构的抗倒塌分析方法应与结构拓扑相匹配。为此,选取一不规则(柱网布置与上部桁架分布不规则)钢桁架体育馆进行非线性动力分析。基于柱内轴向荷载的水平与上部悬挑桁架的分布选取了关键构件,并给出了确定分析模型等效荷载时程曲线的方法。通过ABAQUS/Explicit模块模拟关键构件失效后结构的瞬态反应,并根据强度准则与变形准则判定结构是否发生连续性倒塌。分析结果表明,由于Ⓔ轴柱后有面积较大的一部分悬挑结构,Ⓔ轴柱失效产生的动力效应高于其他区域;E1柱与E3柱的失效会导致结构的变形或杆件应力比超过限值,建议在2层柱间增设支撑或者对Ⓔ轴柱外的悬挑结构布置额外竖向支撑,以此增加结构整体的抗倒塌韧性。

大跨度管桁架屋盖整体提升对下部混凝土结构的影响研究

为研究张家口奥体中心游泳馆大跨度管桁架屋盖在提升过程中对下部混凝土结构的影响,分析了不同数量、不同布置方式的提升架对混凝土楼板和框架梁挠度影响。设计5种不同提升架模型,研究其受力特性。研究结果表明,提升架模型d在风荷载作用下的水平位移为其他模型的2倍,模型e 4个吊点在相同竖向荷载作用下传递至支座的轴力相差较大。提升架吊索失效不利于提升架受力,应予防治。当提升架支座反力作用于梁板时,只对受力点影响较大,对其余部位影响较小,且多受力点共同作用对梁板的影响为多个单受力点对梁板影响的线性叠加。薄弱区框架梁承受提升架支座反力时,可在梁下部加设临时钢柱支撑,加设支撑后梁最大挠度减小约50%。

全钢结构大坡度楼承板坡屋面施工技术

结合某金融中心裙楼坡屋面结构特点和施工现场实际情况,针对钢结构大坡度结构特点,采用钢筋桁架楼承板代替传统搭设脚手架浇筑混凝土进行坡屋面施工,以降低施工难度、节约人工投入和缩短工期、保证工程质量。对钢筋桁架楼承板进行深化、排版设计,构件采用工厂化、产业化生产。根据坡度情况选取不同的混凝土浇筑方式,并对混凝土配合比进行详细设计。针对大坡度坡屋面的实际情况,在施工过程中采取相应的技术措施,保证楼承板施工的质量。各类措施在实际工程应用中取得了良好效益,可为类似工程提供借鉴。

珠海机场二号航站楼屋盖钢结构设计研究

介绍了粤港澳大湾区重要机场交通枢纽工程——珠海机场二号航站楼的设计标准和荷载作用取值,阐述了上部屋盖钢结构实现“建筑装修结构一体化思路”的结构选型思路,对主楼进行了静力性能分析、稳定性分析、大震弹塑性分析,开展了屋盖钢结构防火性能研究,并根据屋盖钢结构施工方案进行了专项施工模拟分析。结果表明:主楼屋盖钢结构选择的波浪形变厚度局部抽空焊接球网架结构体系实现了结构受力与建筑装修的统一,具有良好的稳定性能,在罕遇地震和火灾作用下构件受力满足要求,结构安全可靠;施工方案可行,提升过程中结构变形与内力满足设计要求;大跨度网架有必要在施工模拟卸载胎架后,按实际荷载输入计算模型进行位移和应力比复核。

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。

福州长乐国际机场T2航站楼钢结构设计中的关键问题剖析

福州长乐国际机场T2航站楼主体采用钢筋混凝土框架结构,屋盖结构及支承系统采用钢结构,航站楼屋盖钢结构分为5个分区,中心区部分屋盖支承结构由锥形分叉柱和锥形钢管柱组成,指廊由钢管柱和幕墙柱支承。屋面为自由曲面,屋盖结构为桁架结构体系,由三角形立体桁架和平面桁架组成,屋面围护系统采用铝合金直立锁边金属屋面,外墙围护系统为玻璃幕墙。介绍了福州长乐国际机场T2航站楼屋盖钢结构的结构体系,对屋盖结构和支承结构在抗震性能目标下的承载能力进行研究,并对中心区屋盖钢结构的非线性稳定承载力和抗连续倒塌能力做了细致的研究,以确保航站楼结构在各种工况作用下是安全可靠的。

青浦题学平和学校综合馆结构设计

青浦题学平和学校综合馆由游泳馆和篮球馆组成,下部两层采用钢框架结构,上部屋盖采用格构柱-空间管桁架屋盖体系。对屋盖抗侧力体系及截面选取、格构柱与下部结构连接方式等关键技术进行研究。采用SAP2000软件分别建立屋盖单体模型和结构整体模型,并对两种模型在水平和竖向荷载作用下屋盖的内力和变形进行分析比较;同时针对本项目的受力特点,对屋盖整体稳定及关键节点应力等进行多方面的分析。分析结果表明:关键构件应力比不应大于0.85,屋盖其他构件应力比不大于0.90,屋盖在竖向荷载下挠度及风荷载、地震作用下的位移均满足规范要求,屋盖结构体系安全可行,节点连接可靠,现行的设计能够满足设计目标。

合肥滨湖国际会展中心综合馆大跨度钢-铝组合张弦空间桁架屋盖体系设计技术研究

针对合肥滨湖国际会展中心综合馆大跨度屋盖,提出一种钢-铝组合张弦空间桁架新型受力体系,其中上部组合桁架的下弦杆、腹杆采用钢构件,组合桁架上弦杆采用铝合金型材,撑杆和拉索为钢结构,该体系集合了传统张弦桁架空间受力特点和铝合金结构的优点,形成铝合金主结构与屋盖围护系统一体化设计。介绍了屋盖受力体系的构成、钢-铝合金连接节点、一体化屋面和张弦桁架的分析设计结果,同时研究了屋盖结构的稳定性、抗连续倒塌等问题。分析结果表明,屋盖体系各项指标均满足规范要求,可为钢-铝合金组合空间桁架结构体系的研究和应用提供参考。

考虑钢筋桁架楼承板的钢管混凝土框架抗连续倒塌性能

利用ABAQUS/Explicit对边柱移除工况下钢管混凝土柱-钢梁-钢筋桁架楼承板体系的抗连续倒塌性能进行研究。在确定材性选择、损伤定义以及建模方法的准确性的基础上,分析模型的竖向承载力与破坏模式、楼承板混凝土损伤云图、关键钢构件轴向应力,探究体系内梁柱的传力规律,并量化地分析主梁抗弯机制、主梁悬链线机制、楼承板机制所提供的竖向抗力。结果表明:在边柱移除工况下,钢管混凝土柱-钢梁-钢筋桁架楼承板体系表现了较好的抗连续倒塌能力;楼承板混凝土受拉损伤和钢筋桁架拉应力主要集中在上表面的负弯矩区和下表面的正弯矩区;镀锌钢底板拉应力和梁柱约束反力占比的变化过程侧面反映了抗力由破坏位置向非破坏位置传递的机制;加载前期G6主梁的压拱效应强于G1、G2主梁,但由于边柱失效工况的边界条件对G6梁的拉结较差,在加载中后期G6梁无法充分发挥悬链线作用;加载初始主梁抗弯机制和楼承板机制提供主要抗力,而当竖向承载力达到最大值时,主梁抗弯机制、主梁悬链线机制、楼承板机制抗力占比分别为42.7%、23.8%、33.5%。钢筋桁架楼承板对框架抗连续倒塌能力的贡献是不可忽略的,始终占总承载力的30%左右。

某高校体育馆钢结构屋盖设计与分析

基于某高校体育馆钢结构屋盖设计过程,比选了3种不同屋盖结构体系,最终选择空间倒三角钢桁架结构作为本项目的屋盖结构形式。采用有限元软件SAP2000对钢结构屋盖进行整体建模,对结构整体动力特性、整体抗震、位移、各杆件设计强度(弯曲、抗剪)、整体稳定应力、重要节点进行有限元分析,经计算分析该项目主馆屋盖钢结构的各项性能均满足规范要求,可保证结构受力的安全可靠。

考虑屋面种植的大跨度空间钢桁架抗震性能分析

屋面种植的大跨度空间钢桁架结构具有跨度大、荷载重、混凝土屋面板刚度大等特点,其抗震性能是结构设计与分析中的关键问题,以考虑屋面种植的大跨度空间钢桁架为研究对象,采用MIDAS Gen软件对矢跨比为1/15,跨度为60m的大跨度空间钢桁架的动力特性及抗震性能进行了研究。分析结果表明,考虑屋面种植的大跨度钢桁架结构自振频率较小且分布十分密集,结构振型以竖向振动为主,且振型为长向单轴对称和双轴反对称振动形状交替出现,各振型间存在相互耦合作用;在8度多遇地震作用下,下弦及上弦最大动力系数达到了20%以上,受地震作用影响较大;计算分析模型中考虑屋面混凝土板刚度作用可提高桁架的整体刚度,加强桁架整体抗震性能。

某体育场大跨拱形雨蓬加固改造设计与分析

合肥一中体育场雨蓬为改造项目,在不破坏原有看台结构的基础上,新建跨度为160m的拱形雨蓬来实现建筑的功能。此工程采用大跨钢管拱桁架结构形式,主拱跨度为128m,属于跨度超限结构。通过数值模拟风洞试验,得到了此结构的体型系数和风振系数,并和相关规范及文献进行对比,获取合适的风荷载参数对结构进行分析。采用3D3S、MIDAS Gen等软件对结构进行了静力和变形计算、抗震性能分析、稳定性分析、抗连续倒塌性能分析、支座位移分析等。采用ANSYS软件对结构的关键节点进行了有限元分析,并在重要部位及薄弱区域进行了构造加强措施。结果表明,该结构的承载力和变形均满足相关规范要求,节点可以满足承载力要求。

大跨度空间钢管桁架拱施工技术

国家体育总局训练局比赛馆屋面承重结构采用大跨度空间钢管桁架拱结构,介绍桁架拱的制作、拼装、滑移和安装等施工工艺以及相应的施工过程分析。

广州市新体育馆屋盖吊装及拆撑过程动态分析

应用ANSYS软件对广州市新体育馆主场馆钢屋盖结构进行了安装过程的动态跟踪分析。跟踪分析的主要目的是实时了解吊装和拆撑两个阶段钢屋盖内力和变形的变化情况 ,并根据分析结果复核、优化施工吊装方案和拆撑方案。

钢管桁架屋盖结构静动力性能的有限元分析

武汉市某体育馆上部采用圆钢管拱桁架屋盖结构,由两榀方钢管立体桁架支承.通过考虑10种不同的荷载工况组合,得出拱桁架上、下弦杆的轴力随跨度的变化情况.为探讨边界条件对拱桁架结构极限承载力的影响,选取四种不同的模型进行弹塑性双重非线性分析,并得到荷载-位移全过程曲线.拱桁架与立体桁架之间的连接分别按铰接和刚接处理,分析比较了屋盖整体结构的自振频率及振型,并借助ANSYS,采用振型分解反应谱法研究其抗震性能.结果表明,支承刚度对拱桁架的极限承载力影响显著,屋盖整体结构在水平地震作用下的反应不明显.该屋盖的承载力及变形均能满足要求,且具有一定的安全储备.

超长跨钢桁架屋盖滑移施工技术

某大跨度钢结构桁架屋盖采用滑移施工技术,施工中未采用起重机,不占用道路。现场搭设拼装胎架及脚手架操作平台,屋面桁架两榀一组原位拼装后进行滑移到位,具有现场占地小、速度快、缩短工期等优点。

新型轻钢房屋体系楼盖梁试验及有限元分析

对宝钢G550 MPa高强钢材制作的新型轻钢结构房屋体系楼盖梁(桁架梁)进行试验研究及有限元分析。结果表明,桁架梁上弦杆受力易出现局部屈曲,其特点是腹板内凹处翼缘外翘,腹板外凸处翼缘内收,不符合刚周边假定和平截面假定;整体破坏由上弦中间段局部屈曲的过度变形引起,破坏过程迅速,为脆性破坏。分析表明ANSYS能够比较真实地模拟桁架梁的受力过程。

钢网壳抗火非线性有限元分析

通过两种方式研究钢网壳的抗火性能,其一是对火的分析及单个构件的抗火力学性能分析;其二是对钢网壳结构进行抗火分析,以结构具有一定的抗火时间为标准,通过模拟预测实际火灾特性和结构的非线性有限元分析,求得直到倒塌时的结构抗火全过程响应,从而确定结构的抗火性能及临界温度。并通过一个实际的算例进行了结构的倒塌分析,得到了一些结论,从而对其实际抗火能力有一个理性的了解和认识,为经济、科学的结构综合防火设计提供理论依据。