钢螺旋楼梯受力特点及舒适度分析与设计

为研究钢构螺旋楼梯的受力特点及构件效率,基于典型实际工程案例,采用SAP、YJK等建模进行计算并分析总结,揭露其受力特点类似空间关系的空腹桁架,提出螺旋楼梯的螺旋形空间桁架的受力模式。通过调整构件、支座进行分析对比,探究其影响效率。经分析论证,总结了螺旋楼梯的三维空间主要受力特点:内、外弧梁及横梁形成螺旋形空间桁架受力模式,横梁或踏步起到类腹杆的协调作用,内弧梁因其位置及几何关系受力尤其敏感高效,旋转弧度较大的螺旋楼梯常由舒适度起控制作用;并得出加宽内弧梁的宽度可更高效的提高其抗弯能力、抗扭能力,选取合适支座位置及刚度条件对舒适度分析均有高效影响的结论。文章对类钢螺旋楼梯工程设计有良好的借鉴作用。

基于改进合作搜索算法的弧形桁架优化设计

弧形桁架是一种常用于国民经济建设的基础结构,具有质量轻、跨度大等优点。为快速高精度地获得房屋弧形桁架最优解,提出一种基于交流演讲策略改进的合作搜索算法。采用3杆桁架和18杆桁架典型算例进行改进的合作搜索算法性能验证,结果表明,改进后的合作搜索算法具有良好的收敛速度和鲁棒性。基于此,利用改进后的合作搜索算法进行房屋弧形桁架优化设计,结果表明,经过46次迭代后,弧形桁架的质量由初始的1468.51 kg降低为1284.85 kg,相对于初始值降低了12.51%,改进后的合作搜索算法是一种高效的优化算法,为实际工程优化问题提供算法依据。

南京扬子江智慧中心巨型弧状立体桁架设计

南京扬子江智慧中心为大型城市综合体建筑,地下3层,地上为四塔建筑,建筑平面为上窄下宽收腰型平面,体型复杂。巨型桁架位于底部裙楼南侧,高度为16.5m,宽度为4.1m,跨度为62.9m,平面投影为弧形;桁架内侧为指挥大厅,外侧为连廊,均3层通高。由于桁架跨度和高宽比较大,在屋面压力作用下易发生平面外失稳;对于弧状桁架,桁架结构质心位于支座连线之外,沿支座连线方向的附加弯矩增大了桁架失稳的风险,需采用有效的结构形式和构造措施,以保证桁架正常工作。采用结构概念设计、多模型包络设计和有限元数值分析等多种力学分析方法,以实现结构既定性能设计目标。补充偶然荷载作用下结构抗连续倒塌和人行荷载作用下结构楼板舒适度两种验算工况,保证巨型桁架满足承载能力极限状态和正常使用极限状态要求。

带弧形空腹桁架的钢框架-支撑结构设计

白鹭湾湿地段L5林盘建筑采用带弧形悬挑空腹桁架的钢框架-支撑结构。通过弧形空腹桁架受力特点及三种桁架体系的对比分析,确定了内、外环弧形空腹桁架间设置竖向人字形支撑的悬挑桁架结构形式。多遇地震下的弹性时程分析得到的楼层位移、最大层间位移角及楼层剪力均与反应谱分析的结果较吻合,验证了采用反应谱法能够满足施工图设计要求。通过罕遇地震下的弹塑性时程分析,对基底剪力、弹塑性层间位移角、构件承载力进行了复核,结果表明,整体结构在罕遇地震下表现出较好的抗震性能,能够满足预设性能目标。针对大跨度悬挑区域,进行了楼板舒适度分析,结果表明,结构设计满足舒适度要求。

长江流域悬索桥索塔下横梁支架结构设计与施工

仙新路过江通道主桥采用主跨1760m的单跨门型塔大跨度悬索桥,悬索桥南塔塔柱与下横梁采用异步施工法,下横梁采用落地钢管支架施工。针对下横梁底部为圆弧形的结构特点,特采用槽钢自制弧形桁架作为承重结构,达到了支架结构受力清晰、施工效率高效可控,混凝土外观控制良好的目的。

Q355钢管-管桁架结构焊接温度场及残余应力分析

采用有限元软件ANSYSWORKBENCH,对T型和Y型Q355管桁架结构管-管相贯节点多层多道手工电弧焊过程进行模拟,获得焊接温度场和焊接残余应力分布。结果表明,两种管-管结构焊接过程中焊接温度场呈非对称不均匀特征,Y型管温度场不均匀性更大。焊接三向残余应力分布复杂,近缝处存在压应力-拉应力-压应力转变且应力最大,但应力值低于母材和焊材的屈服极限,其中T型管横管法向拉应力最大(231.75MPa),竖管纵向拉应力最大(322.38MPa),而Y型管横管纵向拉应力最大(199.79MPa),斜管纵向和法向拉应力最大(~196.49MPa)。

钢桁梁箱形下弦杆受压承载试验及模拟修正研究

以某长江公路大桥钢桁梁最不利节段处的箱形下弦杆为研究对象,通过畸变缩尺模型的轴压承载能力实验和非线性屈曲模型,研究下弦杆的破坏形态与力学特性,为验证设计年限内桥梁杆件的稳定性和受力特性提供数据支撑。实验和模拟结果表明:在轴向压力作用下,杆件在1/2截面附近发生局部屈曲,从而导致整体的屈曲破坏,但实验的极限承载荷载与欧拉临界公式计算结果存在较大误差;通过分析认为误差是由边界条件引起的,在对模型边界条件进行调整后,模拟结果更加符合实验结果,说明边界条件是引起实验和理论极限承载荷载误差的因素之一。

天基光学监视的GEO空间目标短弧段定轨方法

利用两个短弧段的天基测角资料实现对GEO空间目标的轨道确定是天基空间目标监视系统需解决的重要问题之一。将短弧段的主要测量信息表示为弧段属性,构造约束空间目标距离和径向速度的容许域,采用桁架平衡法对第一个短弧段的容许域三角剖分采样,以这些采样点的轨道预报第二个短弧段的弧段属性,通过分析预报值与实际值的差异,优先选取多个采样点的轨道作为初轨,分别对各初轨进行轨道改进。仿真结果表明,该方法能成功解算最小二乘轨道。

广州南沙青少年宫结构设计

广州南沙青少年宫主体采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系,平、立面及空间关系均较为复杂。为适应建筑功能及造型需要,结构设计在中庭入口处设置了跨度约55m的弧形桁架,支承两层约46m×26m的正交钢网格空腹桁架楼盖。室内二层新颖独特的S形反对称连廊,采用单侧悬挂方式使结构内力自平衡;在突出各肢结构适当位置设置屈曲约束支撑(BRB),改善了结构扭转效应,同时也提高了中大震下的抗震性能。重点论述了结构选型思路,以及针对中庭大跨无柱空间、S形悬挂连廊、超长楼盖等结构复杂情况采取的计算分析和性能化加强措施。结果表明:结构整体屈服机制合理,实现了多道抗震设防目标;中庭大跨无柱空间结构协同受力良好,结构安全度高;单侧悬挂S形连廊受力合理,舒适度满足要求。

基于虚拟样机的钢拱架安装机构的设计与仿真分析

介绍了钢拱架安装机构的工作原理,在CATIA下建立安装机构的三维模型进行了虚拟装配,通过MSC SimDesigner插件添加约束和驱动,导入到ADAMS下获得安装机构的虚拟样机模型,在ADAMS下进行了运动学和动力学的仿真分析,得出了安装臂的工作范围和各个驱动力的大小以及关键部件的受力,为有限元分析和液压系统设计提供理论依据。

基于弧长法的桁架臂结构全过程非线性稳定性分析

履带起重机的桁架臂通常为大长度的空间格构式结构,对其进行稳定性计算较为复杂.针对此问题,采用弧长法,考虑臂架初始缺陷、载荷分布和几何非线性,对臂架进行了载荷-位移的全过程非线性稳定性分析.通过分析臂架的载荷-位移全过程曲线,并和线性稳定性分析结果进行对比,得到了较为符合工程实际的臂架极限载荷.该方法可为工程设计和评估提供分析依据.

金属桁架结构成形工艺分析

针对电弧增材制造过程中桁架结构难以制造的问题,提出一种基于冷金属过渡(CMT)点焊工艺的逐点添加空间桁架结构增材制造技术.通过工艺成形试验获得最优的工艺参数,并对桁架结构焊接过程进行受力分析,建立桁架结构制造过程受力数学模型,有效地解决了成型过程中立柱的下榻、熔滴在立柱上的下淌以及焊枪轮廓与构件的碰撞问题.通过受力分析数学模型得出,焊枪以垂直于基板的方向对桁架结构进行堆积时,桁架立柱出现下塌现象的临界角为50°.将数学模型与桁架结构成型路径策略相结合,可以对复杂立体特征桁架构件进行增材制造.最后通过改变单个立柱弯曲角度的桁架结构增材试验,得到满足成型精度要求的桁架结构件,验证了数学模型的正确性及桁架焊成形方法的可行性.

三铰拱式桁架在需重复拆装的大跨度结构中的应用

某冶炼项目的渣库,42m(长)x42m(宽)x10m(高)。业主方要求42m跨度内不能立柱;且几年后需要将结构整体搬迁到邻近二期场地,继续使用,要求结构易于拆装和运输;同时建设场地处在大面积新近填土区,需要结构能够较好地抵抗地基不均匀沉降。本文经过多种方案比较,最终采用三铰拱式平面桁架体系的方案,并经计算分析、经济性比较表明该体系能很好地满足使用要求并节约投资,满足安全、适用、经济的设计原则。

长阳清江大桥主桥上部结构设计

长阳清江大桥主桥采用(60+200+60)m飞燕式钢桁架系杆拱,具有跨越能力大、桥面系结构高度低、自重轻、强度大、抗变形能力强、造型美观等特点。拱肋采用N形桁架布置,为保证系杆拱的空间稳定性,在拱肋上、下弦杆及边拱肋平面内设置了风撑。系梁采用刚性系梁,承担拱肋全部水平推力,简化了因设柔性系杆而需要的定位及锚固构造。桥面系采用简支桥面连续的钢-混凝土组合梁,通过支座搁置于横梁上,有效地减轻桥面系自重。吊杆采用钢绞线整束挤压吊杆,两端采用叉耳式构造,通过控制吊杆无应力下料长度来控制张拉力,既方便施工又有利于后期养护维修。全桥静力及稳定性分析表明,设计满足规范要求。

弧形管桁架相贯线切割及跨外吊装施工方法

论述了弧形管桁架相贯线切割及跨外吊装施工的工艺原理,对弧形桁架切割、弧度控制、拼装焊接作业、桁架拼装等技术进行了介绍,实施效果表明:通过该施工工艺,取得了良好的施工效果。

三维桁架的几何非线性分析(英文)

基于虚功增量理论 ,提出了关于三维桁架的几何非线性的全拉格郎日方程 ,简要讨论了跟踪平衡过程的弧长运算法则。将全拉格郎日方程和弧长方法汇编成计算机程序 ,可用来分析三维桁架结构。数据算例表明 ,计算结果准确 ,说明这种运算方法是正确的。

大跨度钢桁拱桥架设方案优化

以宜万铁路大跨度铁路钢桁拱桥——万州长江大桥为工程背景,通过对施工方案进行有限元空间过程仿真进一步优化了杆件安装顺序,并开展线形及应力监控测试,保证架设全过程中钢桁拱的结构安全及稳定;温度效应的理论计算及测试,为选定合龙时机、合龙微调提供了数据支持。采用优化的杆件架设方案顺利实现了大跨度钢桁拱结构的"零误差、零附加应力"合龙,对同类桥梁的施工方案比选和优化具有借鉴意义。

不等长弧形屋盖钢桁架补偿滑移施工关键技术

苏州湾文化中心大剧院观众厅屋盖钢结构为不等长弧形钢桁架结构体系。针对该结构类型及现场施工情况,采用常规施工技术均难以实现。结合该不等长弧形屋盖钢桁架结构的施工实践,从结构补偿滑移体系、补偿滑移施工工艺、屋盖卸载施工等方面介绍一种基于复杂施工空间下的不等长弧形屋盖钢桁架结构补偿滑移施工关键技术。

高空间大跨度弧形铝板拼装式反吊顶施工技术

对无锡硕放机场二期航站楼扩建工程项目的高空间大跨度弧形铝板施工技术进行总结。针对本工程的施工重点及难点,制定出本项目的安装方案,重点讲述了施工安装操作要点,总结出施工中应采取的安全措施及注意事项,以期对大跨度高空间的弧形网架钢结构体系铝板吊顶的设计、施工提供借鉴。

大跨度弧形桁架结构吊顶施工技术

以蚌埠市游泳跳水馆工程为例,详细介绍了大跨度弧形桁架结构吊顶施工方法,创造性地解决了大跨度弧形桁架结构吊顶安装的难题。此施工方法对弧形桁架结构跨度大或采用满堂脚手架及施工无法进入施工区域,或采用其他施工方法经济性不佳、对工期影响较大的弧形桁架结构吊顶安装更为适用。