西安城市展示中心长悬挑、大跨度钢结构设计

西安城市展示中心由南馆、北馆和连桥组成,其中南馆悬挑长度62m,连桥跨度150m。结合建筑方案特点,南馆与连桥采用整层钢桁架结构体系,结构布置与建筑形态高度契合。介绍了南馆、连桥、穹顶、屋面等位置的结构布置情况,明确了超限项和抗震性能目标,对于多杆件复杂交汇钢节点进行有限元分析。针对南馆、连桥屋楼盖振动舒适度不足,设计布置了调谐质量阻尼器(TMD),实测减振效果显著。对连桥提升过程进行施工模拟,结果表明该过程增加了连桥挠度,需要考虑提前起拱。对超长连体结构温度和地震行波效应进行分析,根据结果对连桥楼板配筋和局部框架柱进行了加强。大震弹塑性分析与防连续倒塌分析结果表明,结构满足“大震不倒”的性能目标,结构冗余度较高,具有良好的防连续倒塌能力。

某大型商业综合体结构设计与分析

某大型商业综合体单体建筑总长约260m,总宽约95m,属于双向超长结构。建筑存在扭转不规则、凹凸不规则。因建筑功能需求,单体内存在大悬挑梁及大跨度梁。本文介绍了结构计算分析过程,针对大悬挑梁及大跨度梁采用型钢混凝土梁柱结构形式进行分析及验算;介绍了型钢混凝土梁柱节点的深化设计与施工要求;分析了双向超长结构的温度应力。结果表明,本项目各项指标均满足规范及设计要求。

台州某商业广场超长结构及大悬挑设计

台州某商业广场地上4层,地下2层,结构高度23.7m。地下室全长310m不设伸缩缝,地上东西向长286.2m,南北向长90.9m,仅根据建筑功能在中间设置一道防震缝兼伸缩缝,其中西侧长度184.5m,东侧长度101.7m。项目东北角主入口处因造型及功能需要设置双向25.5m钢桁架大悬挑,同时内中庭及南侧二层外廊存在多处托柱转换及大跨度。简要介绍了项目的结构体系、基础形式,重点介绍了超长结构温度作用计算过程,并指出了型钢混凝土与普通混凝土超长结构在温度荷载作用下计算方法的不同之处以及相应的处理办法。此外,对主入口大悬挑钢桁架进行了详细的计算对比分析,并进行了防倒塌设计,确保了大悬挑结构的经济性和安全性。

螺旋递升式大空间钢-混凝土混合结构体系创新及设计

杭州运河大剧院项目地上外部建筑造型为一螺旋上升式的草坪坡道,坡道上端部为一大悬挑大空间功能区域,顶部外围至内侧覆盖数圈高度较大的穿孔铝板幕墙,建筑内部存在多处舞台、观众厅等大空间功能区域。针对该项目的结构设计、分析及施工上存在的难点及创新点等进行系统性的研究。首先对其螺旋递升式大空间混合整体结构体系进行设计和分析,获得性能设计目标和整体性能指标,并提出抗震构造措施;进而对该项目中的竖向长悬挑屋顶幕墙支撑结构、内嵌正交向小桁架的多层通高悬挑大空间结构进行体系创新和应用研发。结果表明:采用螺旋递升式现浇混凝土框剪和局部钢结构的混合结构体系,各项指标均较好满足规范要求,屋盖区域、大悬挑功能区域以及屋顶幕墙支承区域均采用局部钢桁架形式,可较好地配合建筑平面及立面要求。

赞比亚卢萨卡国家体育场钢结构分析与设计

该体育场位于赞比亚共和国首都卢萨卡,其看台顶棚为长悬挑钢结构。综合考虑建筑造型、使用功能、结构受力特点、施工安装难度及工程经济性等因素,选取了钢管空间桁架上覆膜材的骨架膜结构体系,骨架结构根据建筑要求进行找形,结构成就建筑之美。通过结构选型、优化及分析膜结构构成形态,实现空间管桁架结构与建筑几何相一致;通过结构动力特性分析,验证该骨架结构体系的可靠性;通过建立整体计算模型,计算复核钢结构体系的整体稳定性和在不同荷载组合作用下的承载能力,可为相关工程设计提供参考和借鉴。

大跨度及长悬挑钢结构人致振动舒适度与TMD减振控制分析

大跨度与长悬挑钢结构中的振动一直是需要控制的关键问题,当外荷载的激励频率与结构的自振频率接近时容易共振引发振动舒适度问题。本文基于钢结构中大跨度(最大跨度39m)与长悬挑(最长悬挑12.4m)两类复杂性共存的特征,采用有限元软件,以模态分析方法对整体钢结构的振型与频率展开分析;以时程分析方法对人行激励下大跨度及长悬挑部分振动加速度进行仿真;结合振动舒适度控制标准对钢结构的振动舒适度进行评价;基于调谐质量阻尼器(TMD)系统的减振优势,采用TMD对结构进行振动控制并进行响应分析。结果表明,未采用TMD的钢结构的竖向振动为大跨度与长悬挑部分的局部振动,且竖向振动频率小于3Hz,加速度峰值响应超越振动标准限值;选择具有合理的参数TMD系统对振动舒适度进行控制,频率能满足3Hz的要求,且加速度响应满足15cm/s^(2)的要求,相比于未采取振动控制措施的结构,加速度响应大幅减小,对大跨度、长悬挑结构的振动舒适度控制的工程实践具有重要的参考意义。

多层不规则钢框架-中心支撑结构设计

主要介绍了一栋多层不规则钢结构办公裙房的结构设计和抗震性能分析。办公裙房地上共四层,总高度22.4m,东侧三层~屋面层局部存在16.8m的大悬挑,采用钢框架-中心支撑的结构形式。对办公裙房的结构超限情况判别,发现涉及扭转不规则、楼板不连续、竖向抗侧力构件不连续、侧向刚度不规则和局部穿层柱等多项不规则项。选用多种软件建立结构三维模型进行小震计算分析,并对结构在设防地震及罕遇地震作用下的抗震性能进行了补充分析。对关键结构构件设定合理的抗震性能目标,对受力薄弱环节进行了补充验算并采取合适的加强措施。结果表明:办公裙房结构的各项计算指标均满足要求,不规则项得到有效控制,抗震性能良好,结构安全可靠。

七里河体育场结构设计与分析

七里河体育场建筑造型新颖,平面采用四心椭圆,立面呈“7”字形,下部看台为周长约700m的环形钢筋混凝土框架结构,屋盖钢罩棚结构为倒放三角形空间钢管桁架结构,桁架长轴方向长约240m,最大悬挑长度约36m。通过对钢罩棚结构进行单独及总装模型分析并对下部结构是否设缝进行对比分析,确定了合理的结构布置形式与计算参数。采用多种软件对结构进行了不同荷载组合下整体抗震分析、屋盖稳定性分析、防连续倒塌分析和超长结构分析。采用通用有限元软件ABAQUS对关键节点进行了详细分析。最后,对屋盖结构进行数值风洞模拟分析,给出了屋盖表面上的平均风压系数和体型系数及结构周围流场的绕流特性。分析结果表明:该结构整体稳定性能良好,强度与刚度储备大,关键节点可靠,计算结果均满足规范要求。

重庆大剧院结构设计

重庆大剧院是目前国内规模第二大的综合性剧场。工程地处重庆嘉陵江与长江的交汇口,建筑外形酷似一艘远洋的船体,极富有刚性的表现力。特殊的地理位置及独特的造型、个性化的建筑形体需要结构采用多次转换和大悬挑来实现,给设计带来了相当的难度。系统地介绍了重庆大剧院结构设计内容,重点介绍了地基基础、结构计算、抗震设计、超长设计及大跨度悬挂结构设计和施工安装的考虑。

首都博物馆新馆大跨度结构设计中的创新技术

首都博物馆新馆上部大跨度钢结构受力复杂。利用风洞模拟大气边界层气流,对屋盖上、下表面和建筑外墙在各种风向角下的风压分布情况、风环境等进行了测试。在屋盖挑檐的端部设置百叶,有效地减小了长悬臂结构的风荷载效应。从多自由度体系在脉动风荷载作用下的运动方程出发,根据随机振动理论推导出了用于大跨度结构计算的风振系数公式,并考虑了场地类别、结构阻尼比对脉动增大系数ξ的影响。在国内首次采用热完成工艺成型方管作为主桁架的弦杆与腹杆,桁架的腹杆与弦杆直接相贯焊接,为了使设计经济合理,采用了多种方式提高节点的承载力。针对传统柱间预应力支撑体系存在的张拉过程复杂、柱顶偏移不易控制、在柱间桁架下弦杆引起附加轴力等问题,提出在中柱两侧布置人字形拉杆的支撑形式,大大简化了预应力张拉过程,有效避免了柱顶的偏移,减小了柱间桁架下弦的附加轴力。

广州市南沙新客运港结构设计

通过广州市南沙新客运港的结构设计,阐述了该特殊体形建筑在不同超长体系间的变形协调措施,解决了大悬挑、抗风、跃层大斜柱等方面的结构设计难题,从而成功地满足了建筑的功能要求。

天津大学体育场看台罩棚钢桁架设计与施工

天津大学体育场看台罩棚采用了大跨悬挑钢桁架结构 ,针对其跨度较大、形状不规则的特点 ,详细阐述了该种结构的体系布置情况和静、动力分析过程。体系布置采用三角形桁架结构 ,通过檩条和支撑将其连结成一个稳定的整体。

某国际商务中心综合楼结构设计

某国际商务中心综合楼主体结构采用钢框架结构,本文分析了该综合楼设计难点及解决方法,并介绍了结构的主要连接节点及主要构造措施。结构计算采用两个不同力学模型的三维空间分析软件SATWE和SAP2000对结构的整体内力、振型、周期、位移进行分析计算。计算结果表明:两软件计算的内力、振型、周期、位移均比较接近,并满足规范的各项要求。

型钢混凝土在大跨度悬臂梁结构中的应用

通过高大跨度悬挑梁的设计实例,介绍型钢混凝土组合梁的特点和大跨度悬臂结构的基本设计思路,针对型钢混凝土在低高大跨度悬臂梁中的应用进行探索性的研究与尝试。工程实践表明,型钢混凝土用于低高大跨度悬臂结构具有良好的综合效益。

复杂大跨体育场罩棚钢结构分析与设计

结合某一体育场工程,对此体育场罩棚钢结构开展受力性能分析。体育场罩棚钢结构为双轴对称的马鞍面,采用长悬臂交叉桁架结构体系,并设置环向桁架加强罩棚钢结构的整体性。在详细阐述结构体系及特点基础上,利用多个有限元软件对罩棚钢结构开展了模态、受力、变形分析,且采用时程分析法和振型分解反应谱法进行了地震作用分析,对罩棚钢结构开展双非线性稳定分析和关键杆件失效时连续倒塌分析,对结构中较为关键的节点(如柱脚的铸钢节点和转换头节点)进行了精细化有限元分析。结果表明,该罩棚钢结构各项性能指标均满足规范要求,结构体系合理、整体性良好。

高空大跨度悬挑混凝土型钢模板施工技术

某项目C区4号楼南侧屋面层楼板为悬挑构件,悬挑结构由悬挑梁、次梁、封边梁及楼板组成,操作高度约为100 m且悬挑构件悬挑长度大。传统的悬挑模板架体施工难度大、危险系数高且施工过程费时费力。对此,项目采用悬挑钢操作台+悬挑钢模体系替换传统悬挑模板架体,成功解决了这一难题。

重庆两江协同规划展示中心复杂山地钢结构设计分析

重庆两江协同规划展示中心采用钢框架+支撑结构形式,顶部通过大跨度桁架组合形成两江交汇的寓意,跨度达到39m,最大悬挑长度达到12.4m。建筑处在山地斜坡上,属于复杂的山地钢结构建筑。根据建筑场地及结构的不规则性以及超限情况,对复杂山地结构基础及主体结构进行设计;基于三维分析软件建立三维有限元模型,对整体结构进行地震作用下的分析,对结构整体及局部稳定、穿层柱、桁架支撑钢框柱、钢桁架连廊、抗连续倒塌、施工顺序要求等关键项进行详细分析并采取加强措施。结果表明:通过上述设计、分析与施工保障及加强措施,可以保证整个复杂山地钢结构的安全可靠。

大悬挑钢结构雨篷设计

针对现阶段较为广泛应用的大悬挑钢结构雨篷进行了总结与分类。分析了各个类型的优缺点,总结了雨篷设计所应考虑的荷载、效应等条件,提出了各杆件的控制因素与关键节点设计方式。最后,结合以上各条,对一6m跨悬挑雨篷进行计算分析,给出了具体的计算数据及构件大小,并进行了具体分析对比。

拓扑优化在长悬臂钢结构设计中的应用

利用拓扑优化原理对某长悬臂钢结构进行了拓扑优化分析,使得该钢结构在满足安全性、适用性的情况下布局更加趋于合理,从而可以降低工程造价。

百米高空超大跨度悬挑钢结构无支撑架安装技术研究与应用

介绍一种高空超大跨度悬挑钢结构的无支撑安装技术,并将该技术成功应用在镇江"江河汇"项目中。该技术依靠钢结构特点,采用预应力钢索辅助张拉,逐步形成钢结构结构受力体系,完成结构体系的受力转换,实现了该工程的高空无支撑安装。采用有限元软件对整个施工过程进行仿真分析,保证了施工的顺利进行。