矩形大开孔外压薄壁圆柱壳结构稳定性研究

以含矩形大开孔的薄壁圆柱壳结构为研究对象,利用ANSYS Workbench软件对其进行了屈曲分析,研究了不同的几何影响因素和材料参数与其临界失稳载荷和屈曲行为的关系。结果表明:结构的临界失稳载荷主要影响因素为壳体的径厚比;在弹性模量不变的情况下,临界失稳载荷与材料的屈服强度近似为线性关系;径厚比和材料参数的改变并不会改变结构的屈曲行为和趋势。

海上旅游平台大跨度网壳结构强度分析

海上旅游平台大跨度网壳结构作为新型结构,目前还没有成熟的设计和强度分析方法。本文以网壳结构立柱间的相对位移为波浪载荷控制参数,基于设计波法和三维水弹性理论计算波浪载荷;以百年一遇的风速作为风载工况,采用k-ε湍流模型模拟风场计算风载荷,利用面元积分法计算网壳结构等效节点载荷,建立大跨度网壳结构外载荷计算方法。在此基础上,以“海洋之心”旅游平台为算例,开展了网壳结构响应分析,获得了风载荷、波浪载荷及风浪联合作用下的网壳结构响应,对比分析了风载荷和波浪载荷对网壳结构响应的影响。

瓯海奥体中心体育馆100m跨无环索弦支网壳结构设计

瓯海奥体中心由体育场、体育馆、游泳馆及体育配套用房组成,其中体育馆主体结构采用钢筋混凝土框架结构,屋盖采用了无环索弦支网壳结构体系,为国内外首例该结构体系工程。设计中针对屋盖结构进行了屈曲分析及抗连续倒塌分析,结果表明结构的整体稳定性较好、抗连续倒塌能力强,进一步证明了结构体系选择的合理性。对拉索索力进行了专项分析,保证在各工况组合下拉索均不破断及退出受拉状态,且刚度退化后仍满足设计要求。

PVC卷材满粘屋面系统在榆林职业技术学院体育馆项目中的应用

榆林职业技术学院体育馆项目的主体结构为椭圆形单层双曲面网壳结构和长方形双曲面管桁架结构,屋面坡度大,外形独特复杂,其防水系统的设计、选材与施工尤为关键,本文详细描述了西卡满粘屋面系统的特点以及在该项目上的应用,为大跨度大坡度空间双曲面斜交网壳结构的异型屋面工程设计与施工提供参考。

中国黄海湿地博物馆结构设计

中国黄海湿地博物馆在原盐城火车站基础上进行改建,下部结构采用框架+BRB结构,上部屋盖采用大跨度桁架加强网壳结构。对大跨度屋盖选型优化进行了简化模型对比分析,对格构柱底铰接、刚接方案进行了讨论,对超限判断和应对措施、钢屋盖整体稳定和抗连续倒塌能力、下部主体结构加固方案进行了介绍。结果表明:桁架加强网壳结构结合了桁架和网壳结构的优势,钢屋盖整体稳定性能和抗连续倒塌性能均较好。马鞍形屋面相比平屋面,竖向和水平刚度均大很多,结构设计时充分利用桁架加强网壳结构和马鞍形造型的优势,实现了用较小的结构高度实现大跨空间。

北京工人体育场大跨度开口单层拱壳钢结构施工关键技术

北京工人体育场改造复建工程屋顶为拱壳结构,平面为椭圆形,长轴271m、短轴205m,矢跨比1/9.3,最大悬挑宽度74m。针对该拱壳结构施工中面临的结构安装面积大、施工作业面广、高空作业量大、交叉作业多等难题,提出了带中心压力环大开口拱壳内外环同步安装施工方法:首先通过方案比选,确定了受压内环分段安装、主拱肋整根吊装的施工方案。其次对施工过程中的关键技术进行了介绍,详细说明了内、外环的分段原则和施工中的稳定性控制措施,并通过MIDAS Gen对主拱肋吊装进行了模拟验算、对钢结构合拢过程中的温度应力进行了分析。经过研究和现场实践证明,受压内环、受拉外环同时施工,吊装作业无交叉,提高了施工效率。采用地面分段拼装,超大吨位吊装的方式,减少了高空焊接作业工作量的同时,提高了安装精度。采用本方法组织施工,构件受力合理,施工安全可靠。

上海滨江城风塔高耸悬挂结构设计

上海滨江城风塔主体结构高度约180m,采用了钢筋混凝土筒体+外悬挂圆柱面斜交网格钢网壳的高耸悬挂结构体系。通过优化核心筒墙体布置及墙厚、分析筒体在重力二阶效应及水平荷载作用下墙肢拉压形态变化和屈曲模态、对比外悬挂幕墙对结构重心提高的影响,确保了主体结构具有良好的抗震性能。同时,结合风洞试验结果,在悬挂结构底端采用自主研发的连杆支座实现了铰接连接节点的功能,且分析结果表明:节点试验结果与节点设计的性能一致,说明节点设计可靠,可以保证外悬挂幕墙钢网壳的安全性。

基于BIM的超大跨度空间网壳结构场馆三维激光扫描生成方法

受网壳结构场馆跨度大小的影响,导致激光扫描图像空间轴与真实场景图像坐标轴之间的偏离程度较大,为保证扫描图像能准确、真实地反映网壳结构场馆的空间布局形式,提出基于BIM的超大跨度空间网壳结构场馆三维激光扫描生成方法。根据BIM建模原则实施Revit族参数化处理,再联合相关参数指标完成基于BIM的超大跨度空间网壳结构场馆建模。按照点云匹配条件连接提取得到的特征线段,通过解算激光点坐标的方式,确定扫描图像中的激光点布局形式,完成超大跨度空间网壳结构场馆三维激光扫描图像生成。实验结果表明:BIM建模方法可将扫描图像空间轴与真实场景图像坐标轴之间的偏离程度控制在5%以内,能够较好地反映超大跨度网壳结构场馆的空间布局形式。

星火站交通枢纽工程BIM技术应用

以星火站交通枢纽工程为依托,针对施工中遇到的复杂深基坑邻近既有结构施工、大跨度钢结构网壳屋架施工、TOD模式枢纽地铁一体化施工等问题,介绍BIM技术在星火站交通枢纽施工重点与难点问题解决过程中的应用,可为后续类似工程施工提供借鉴。

珠海某酒店大跨度钢结构天幕设计

随着结构设计技术的进步,大跨度天幕的应用越来越多。本项目位于广东省珠海市,为某酒店顶部百米级跨度钢结构天幕,天幕平面呈边长约97.6m的正方形,中心开洞直径16m,整体造型呈喇叭状,周边支承于多栋框架-剪力墙结构顶部。天幕为单层网壳结构,采用抽空渐变联方形网格,网格划分采用双螺旋元素,运用参数化技术通过函数干扰实现网格尺寸渐变,兼顾韵律和视觉张力。天幕所在位置为台风地区,作为对风荷载比较敏感的结构形式而言设计难度更大。本文运用Rhinoceros和Grasshopper软件对天幕结构进行几何建模,通过对钢结构天幕和下部支承结构进行整体分析,结构在应力比、挠度、位移等计算参数均满足规范要求,达到结构合理且造型美观的最终目标,为同类型结构设计提供参考。

开孔单层网壳结构的力学特性及稳定性

以网壳结构节点作为主要对象,对电厂干煤棚主体网壳结构构建数值模型,研究开孔网壳结构的屈曲模态,并进行非线性屈曲分析,探究竖向载荷与风荷载作用下的静力学特性.研究发现,网壳开孔处出现应力集中现象,竖向载荷作用下的节点最大应力为0.037 kPa,风荷载作用下的节点最大应力为0.024 kPa;竖向载荷作用下的节点最大位移为0.881 mm,风荷载作用下的节点最大位移为1.692 mm,较整体网壳结构节点平均位移分别增加69.34%和19.57%,均满足规范要求;特征值屈曲分析中,刚性节点网壳结构部分杆件发生形变,对结构安全有一定的影响.对网壳重新优化设计后,部分节点采用铰接节点,其特征值屈曲荷载较纯刚性节点的提高了4.12%,有效提升了网壳结构稳定性.

某超长异形曲面单层网壳结构设计与分析

秦皇河国家湿地修复及保护技术中心包含四季植物温室、接待中心、综合服务中心、湿地修复展厅、植物科普体验馆(城市展厅)、设备用房以及室外灰空间等。5个单体通过一个自由曲面的大跨度屋盖连成整体,上部为大跨单层钢网壳屋盖,下部为钢筋混凝土框架。本工程存在超长、异形、大跨等复杂情况,设计时进行多软件复核计算、抗震性能化设计、抗连续倒塌验算、网壳非线性稳定及支座刚度敏感性分析、复杂构件及节点细部有限元分析等计算分析并采取合理的构造措施,保证整体结构的工作性能和结构的经济性。

大型拱顶网壳储罐结构设计与稳定性计算

随着成品油储罐的大型化发展,采用空间网壳结构作为储罐罐顶已成为必然趋势。虽然网壳结构在建筑行业已有成熟的理论和设计经验,但如何应用于大型储罐还存在很多技术问题。比较分析现有大型网壳结构形式的优劣,针对大型拱顶网壳储罐结构特点,给出网壳顶网格类型、杆件截面、节点形式的选型意见;为提高网壳顶与下部罐体连接的安全性,自主提出一种可用于大型拱顶网壳储罐的新型支座结构;研究网壳顶整体稳定性的计算方法,采用考虑几何非线性的荷载-位移全过程分析方法,计算得到拱顶网壳储罐结构的临界失稳荷载,分析下部罐体、不同约束方式和不同安装偏差对拱顶网壳稳定承载力的影响;并依据JGJ7-2010《空间网格结构技术规程》等建筑行业规范标准,以一50 000 m3大型拱顶网壳储罐为例对稳定性计算进行案例分析,验证相关规范同样适用于储罐网壳。

大跨度网壳结构抗风研究现状

对大跨度空间结构而言 ,风荷载作用是结构设计中的主要荷载之一。对于大跨度单层网壳结构的抗风设计 ,目前尚无设计规范可依。为对该类结构的风致振动进行深入研究 ,首先回顾和总结了大跨度单层网壳结构抗风设计方法及已有的风荷载模拟技术 ,并指出目前尚存在的问题 ,为大跨度单层网壳结构抗风分析提供借鉴。

大跨度拱支网壳结构的弹塑性分析理论及程序编制

拱支网壳结构体系是在综合了网壳(网架)及拱结构等优点的基础上,构思出的一种新型大跨度空间杂交结构形式。本文根据所确定的结构分析模型,结合现有理论,建立了大跨度拱支网壳结构的弹塑性分析理论,并编制相应的结构分析程序。

大开口薄壁壳结构有限元动力分析及简化计算方法研究

以某电厂大型脱硫塔为研究背景,对该结构进行动力反应分析计算研究,探求结构的最不利激励波输入方向;并以该结构为原型,建立薄壁壳结构的简化结构模型,提出对该类结构的简化结构计算模式。根据这一方法,选取两类地震波,分别沿与结构开口方向成0°、30°、60°和90°角的方向输入原型结构和简化薄壁壳结构,计算结构的顶部位移和塔体加速度分布等反应。结果表明,激励波的输入方向对结构的动力反应有显著的影响,并且在原型结构基础上简化后的薄壁壳结构与原型结构具有相近的动力反应。在为原型结构的优化设计提供必要参数的同时,还可为薄壁壳结构的设计计算提供简便的计算模式和新的设计思路。

太原植物园大跨胶合木网壳结构设计关键技术研究

太原植物园温室建筑造型呈"贝壳"形状,其中1#温室最大跨度为89.5m,最大高度29.5m,采用双向叠放胶合木梁形成网壳结构体系,在胶合木梁下部设置双向拉索,拉索和胶合木梁之间通过倒四角锥拉杆形成整个温室结构体系。提出了新型"Z"形木梁拼接节点和木梁叠放节点,可有效避免双向木梁在节点区被打断造成刚度削弱和连接困难,同时也满足了建筑效果的需求,该节点的设计保证了胶合木网壳结构体系的成立。进一步研究了倒四角锥拉杆节点及安装方法,可有效避免现场张拉索网的难题,并给出了一种索网结构的张紧安装方法。通过控制索的初始预应力来提高结构整体刚度和稳定性,采用几何非线性方法对结构进行各工况计算,并进行了特征值分析和极限承载力分析,验证了新型结构体系的可靠性,对拓展国内大跨度胶合木建筑的发展具有重要意义。

柱面拱支网壳静力性能分析

拱支网壳结构体系是在综合了网壳(网架)及拱结构的优点的基础上,构思出的一种新型大跨度空间杂交结构形式。通过与一般柱面单层网壳结构的对比,对不同矢跨比的单层柱面拱支网壳结构考虑不同拱肋配置下的静力性能,特别是结构极限承载能力及对初始几何缺陷的敏感性进行了分析比较。介绍了几个采用单层柱面网壳结构作为屋面结构的工程实例及其采用拱肋加强后的实际效率。理论分析结果及工程应用表明,在拱结构的帮助下,柱面单层拱支网壳结构的静力性能得到了明显的改善。

某水世界乐园场馆大跨度钢结构设计

某水世界乐园场馆结构设计中,外部采用大跨度钢结构外壳,与内部混凝土结构相脱离。大跨度结构分下部和上部两部分,通过方案阶段的深入比选,确定了实施的结构体系为Y形柱支撑、以径向桁架作为加劲肋的单层网壳体系;为保证该结构方案的安全性、合理性和经济性,分别进行了结构的振型、应力比、变形、稳定性分析设计,并选取关键节点进行弹塑性有限元分析。分析结果表明,各项指标均满足规范和设计要求,结构在关键构件的性能化分析和非线性稳定性分析中表现良好。对屋盖结构进行分叉柱失效后的抗连续性倒塌分析,结果表明单根分叉柱失效不会引起结构的连续性破坏。

一种新型网壳储罐的支座结构及其优化

为满足网壳储罐大型化过程中网壳顶与罐壁连接处的安全性要求,基于已有的网壳支座,提出了一种结构简单、受力明确的新型网壳储罐支座结构。借助ANSYS建立了大型网壳储罐的整体模型,对比分析了采用新型支座结构与直接焊接结构的网壳储罐在强度、刚度、整体稳定性等方面的性能表现;运用ANSYS Workbench优化工具,对新型支座结构的主要尺寸进行了优化设计。研究表明:与直接焊接结构相比,新型支座结构可通过构件间转动、释放网壳顶中的不利应力、改善连接处应力分布,可适用于大型拱顶网壳储罐;同时经优化设计,提高了新型支座结构的经济性和轻量化。