中南大学新校区体育馆钢屋盖设计与滑移施工分析

中南大学新校区体育馆主体结构采用钢筋混凝土框架结构,屋盖的最大跨度为92.1m,采用空间钢管桁架结构,具有较好的整体稳定性。屋盖桁架跨度大,温度作用明显,为减小温度变化对结构造成的不利影响,钢结构屋盖与混凝土框架柱之间通过钢管转动柱及固定铰支座组成节点连接,该连接方式使得桁架在因温度变化而产生水平向伸长或缩短时,钢管转动柱通过一定角度的倾斜,以适应屋盖桁架的伸缩变形,从而实现屋盖桁架温度应力的释放,提高了整体结构的承载能力。考虑结构特点及场地条件,采用累积滑移施工。对施工过程进行模拟分析并将桁架应力及挠度的监测值与计算值进行对比,结果表明滑移施工过程安全可靠。

空间管桁架结构体育馆施工全过程模拟分析与健康监测

利用有限元软件ABAQUS中的生死单元法模拟空间管桁架结构施工过程的吊装阶段,把模拟得出的杆件应力与节点位移结果作为模拟施工过程卸载阶段的初始条件。利用支座位移法对卸载阶段进行模拟,同时对比了3种卸载方法,并将分级分步卸载方法的模拟数据与健康监测数据进行对比,验证了模拟方法的可行性。结果表明:以吊装阶段结果为初始条件的卸载过程模拟可以找出临时支撑上部在施工过程中受往复荷载的杆件,施工中应增强这部分杆件的加固措施;分级分步卸载可以防止结构杆件应力与节点位移变化过快,避免整体结构由此产生设计中未考虑到的动力响应;模拟结果与实际健康监测数据较为吻合,分级分步卸载为最佳的卸载方案,在实际工程中更为适用。

大跨度空间钢管桁架结构的风振响应和风振控制研究

为了获得大跨度空间钢管桁架结构在风荷载作用下的实时受力、变形情况和风振系数,本文采用自回归法编制计算程序,数值模拟具有空间相关性的大跨度空间钢管桁架结构的多点风速时程,根据由风速时程转化的作用于结构的风荷载时程对两个大跨度空间钢管桁架结构进行风振响应分析和风振系数的计算.结果表明,编制的计算程序可较好地模拟大跨度空间钢管桁架结构的空间点风速时程,计算所得风速时程的功率谱与目标功率谱吻合较好;采用粘滞阻尼器后结构节点位移及杆件应力振动幅值均有所降低,可有效地减小结构的风振响应;根据风振响应的计算结果给出了可供设计参考的结构风振系数.

下部结构对大跨空间枢纽结构地震响应的放大效应分析

大跨空间枢纽结构是重要的城市生命线工程,地震作用下一旦发生破坏将造成巨大的社会影响。与传统大跨空间结构不同,大跨空间枢纽结构除上部屋盖结构外,还建有刚度较大的下部结构,整体结构形式复杂。因此针对大跨空间枢纽结构的特点,选取了典型的大跨空间网架枢纽结构和管桁架枢纽结构,采用有限元软件ABAQUS分析了下部结构对大跨空间枢纽结构地震响应的影响规律及机理。结果表明,相比仅考虑屋盖结构,考虑下部结构时大跨空间枢纽结构自振频率相比仅考虑屋盖结构时明显降低,结构前十阶自振频率最大相差约20.2%。此外,考虑下部结构会使大跨空间枢纽结构屋盖的动力响应明显增大,屋盖节点的三向加速度响应相比仅考虑屋盖结构时增大约15.8%~248.6%,节点三向相对位移响应增大约3.8%~453.1%,杆件应力增大约0.1%~125.1%,因此在设计时有必要对大跨空间枢纽结构进行整体结构计算分析。

空间管桁架结构连续倒塌试验研究

为揭示空间管桁架结构的连续倒塌破坏机理,对空间管桁架结构平面体系进行了连续倒塌动力试验研究。试验设计了杆件失效激发装置,模拟了桁架杆件的初始破坏,通过对剩余结构杆件应变和节点位移的测量,以考察剩余结构的动力响应。试验结果与数值模拟分析结果的比较说明,基于OpenSees程序的连续倒塌数值模拟分析能够较好地模拟初始局部破坏后剩余结构的动力响应。试验结果表明,下弦杆初始破坏后,结构发生转动铰机制下内力重分布,易引起较大的竖向变形及杆件内力变化,对结构的抗连续倒塌性能产生不利影响;且桁架弦杆对接焊缝的质量显著影响了结构的抗连续倒塌能力。

无锡大剧院屋顶钢结构设计

无锡大剧院屋顶钢结构采用管桁架空间结构体系,其中大跨度、大悬挑、曲线杆件等均为非常规设计。对该结构的设计理念及技术进行了全面的阐述,如结构体系的选择、设计难点及重点部位的处理技术等关键问题,旨在给类似项目提供一定的借鉴。通过对结构的详细计算分析,表明该项目对结构特殊部位的处理方式是合理的,既满足了结构受力和变形性能的要求,同时也极大地迎合了业主和建筑师对建筑效果的追求。通过对结构风洞试验和节点试验的研究,进一步验证了结构设计和节点设计的合理性和安全性。

大悬挑管桁架空间结构施工过程模拟分析及研究——以铜陵体育馆为例

针对铜陵体育馆大悬挑三角形管桁架空间结构体系,采用有限元分析软件Midas Gen对大悬挑管桁架空间结构一次成型与分步成型两种情况下施工全过程进行仿真分析,得出结构位移的变化规律,提出通过设置安装构件变形预调值来达到控制施工位移的解决方案。采用设计软件3D3S11进行温度计算,分析了温度变化对结构变形和结构内力的影响程度,为工程施工时选择合适的合拢时间提出理论依据。研究结果对于类似大悬挑管桁架空间结构施工具有借鉴作用。

本溪市体育馆钢屋盖有限元分析

应用ANSYS大型有限元程序对本溪市体育馆钢屋盖进行有限元分析,得出该体育馆在静力荷载下的位移和内力,并进行了模态分析,采用子空间迭代法得出了体育馆的前20阶结构固有频率和前6阶振型.分析了该结构的动力特性,避免其在使用中因共振或疲劳破坏等因素造成不必要的损失,为进一步研究此类结构的受力特性提供了参考.通过对本溪市体育馆空间桁架的计算结果分析发现,空间大跨结构采用空间桁架也完全可以取得满意的效果,空间桁架的合理布置,可以使得各种杆件受力合理,充分发挥材料的性能.

预应力空间管桁拱与局部单层网壳组合结构的优化

中小规模的体育馆屋盖结构选用交叉空间管桁拱与多片双曲抛物面单双层钢网壳形成的组合空间结构是一种较好的选择。当跨度大于60 m时,还可以对结构施加适当预应力,减小作用于下部支承结构上的推力。针对现有技术和相关软件难以高效率地完成在多种荷载组合作用下满足多种约束条件(如强度、刚度和稳定等)的预应力空间网格结构的优化与设计,提出了一种计算效率较高的优化方法-迭代均匀设计方法。算例的重复计算次数共16次,只迭代一次就得到了很好的结果,相对其他方法具有显著优点。

天水体育中心钢结构分析与设计

天水市体育中心由体育场、体育馆、游泳馆、体育学校以及连接场馆的两个室外大平台组成。场馆的看台及下部结构采用钢筋混凝土框架结构,屋面呈"飘带"形空间曲面,将一场两馆的屋盖连成一个整体。介绍了该项目中钢结构运用的分析与设计。体育场罩棚采用双向管桁架钢结构,体育馆、游泳馆屋盖采用局部三层网架结构。由于结构超长,钢结构屋盖设置了温度伸缩缝以及温度伸缩节构造,有效释放了温度应力。各场馆的计算分析都基于钢结构与混凝土结构整体拼装模型。由于项目所在地区为高烈度区,下部框架结构中采用了屈曲约束支撑,对屋盖结构也进行了小震与中震的抗震性能目标分析。考虑到体育场罩棚大型悬挑构件抗风设计,还进行了抗连续倒塌验算,并对关键支座节点进行了实体有限元分析,确保了结构可靠的传力与约束。通过结构分析,该工程的设计满足规范要求。

双曲面穹顶钢结构屋盖主桁架安装工艺

介绍了济南国际机场双曲面穹顶钢结构屋盖空间钢管桁架的安装工艺,在充分分析该工程的空间钢管桁架力学特点的基础上,对主桁架分别采用"三段式"综合安装工艺、"两段式"安装工艺、"一段式"安装工艺进行施工。

扬州体育馆工程比赛馆屋架钢结构卸荷工艺

在扬州体育馆工程中,比赛馆屋架钢结构的安装工程采用脚手架支撑体系,屋架结构完成后为空间结构,因此施工阶段的结构支撑工况与最终结构受力情况不同。为此必须在屋架结构安装完成后,进行受力体系的转换,使屋架结构受力情况与实际受力相同,该文对此卸荷过程进行了介绍。

首钢滑雪大跳台项目钢结构安装关键技术

针对首钢滑雪大跳台钢结构安装施工工期紧、场地受限、结构复杂、安装定位难度高、精度要求高等难点,采用大单元模块现场地面拼装、大单元吊装技术,临时支撑关键技术、精密测量技术、同步分级卸载技术、BIM信息化及二维码应用等综合施工技术,主体结构安装精度满足要求,顺利完成安装。

毕节水上娱乐中心钢管桁架结构设计与静力分析

工程设计伊始,即运用3D3S空间结构计算软件对贵州省毕节市水上娱乐中心的大跨空间结构进行了建模设计与静力学分析,决定采用倒三角形截面的钢管拱桁架作为结构主体。同时,针对最大跨主桁架进行了静力学分析,总结出倒三角形钢管拱桁架在静力荷载作用下的应力分布及变形特点,可供类似工程参考。

洋山深水港南北闸桥工程主拱施工技术

本工程为空间三维管桁架结构,主拱呈圆弧形,且向中间倾斜,如何保证线型流畅美观,是此项目施工难点。在工厂内对整条主桁架进行合理分段,精准计算各点三维参数,着重控制加工精度。在安装时运用全站仪进行三维空间定位,且每榀桁架采用胎架支撑,待桁架合龙精调之后再进行卸载。最终项目的主拱线型得到良好控制,达到了流畅、美观的工程效果。

大跨度空间钢管桁架结构的工程应用和前景展望

结合空间钢管桁架结构在大跨度建筑物中的应用,分析了空间钢管桁架结构具有的优点,并阐明了空间管桁结构在建筑市场中的应用前景,探讨了其不足,以促进大跨度空间钢管桁架结构的推广使用。

空间管桁架钢结构体育馆吊装施工方案对比分析

空间管桁架钢结构施工过程中的事故时有发生,对其进行施工模拟分析有十分重要的工程意义.基于某大跨度空间管桁架钢结构体育馆项目,采用有限元软件Midas/Gen对其拟采用的3种不同施工方案进行了模拟分析,研究其在考虑“路效”和“时效”下不同吊装方案对主体钢结构受力、变形及支撑结构最大支反力的影响;同时,对考虑路径、时间效应所得模型与采用一次性加载法所得模型的计算结果进行了比较.结果表明:不同施工方案对结构构件的应力、变形影响显著;通过对比,可以得到主体钢构件最大应力、最大位移的发展趋势及最优施工方案;考虑路径效应的数值计算方法与一次性加载法得到的计算结果有所不同,前者更贴近结构实际施工状态.通过有限元法能有效提高工程项目施工过程的安全性,给实际施工提供理论依据,并为此类大跨度空间管桁架钢结构合理施工提供技术参考.

杭州东站站房主体结构设计与分析

杭州东站为桥建合一的大型铁路枢纽站,集站房、国铁、磁悬浮及地铁于一体,建筑外形复杂,建筑面积约为26万m2。主站房为地下1层,地上2层(局部3层)的框架结构,首层(站台层)及以下基本为(预应力)钢筋混凝土结构,首层以上为钢结构。屋盖采用斜倒锥形椭圆钢管柱和斜钢管格构柱+大跨度变截面钢管空间桁架的钢框架结构;最大柱距为46.55m的大跨度商业夹层采用斜倒锥形椭圆钢管柱+实腹钢梁(或蜂窝梁)框架结构;高架层为钢管混凝土柱+钢桁架+钢次梁楼盖结构;站台层中站场桥梁为双向框架钢骨梁+钢管混凝土柱结构,而站台层中线侧为预应力混凝土梁+钢管混凝土柱结构。站房结构体系受力明确、直接,与建筑形态的要求相结合。通过大量的结构分析和必要的结构和节点试验,对复杂结构和节点理论分析进行验证;对候车厅层和商业夹层的大跨度钢楼盖的竖向舒适度进行了初步分析并采用TMD减振;通过设置防震缝降低结构温度作用和提高结构经济性。在确保结构安全性和经济性的前提下,结构设计提升了建筑的使用功能和建筑形态。

空间管桁架与实腹钢梁在双坡屋面设计中应用比较

为了比较两种双坡屋架结构形式——实腹钢梁、空间管桁架在大跨度时哪种更为占优;结合工程实例,对空间管桁架和实腹钢梁在大跨度汽机房双坡屋面设计中的应用进行深入分析和研究;目前已建电厂采用的空间管桁架屋架多为单坡,双坡空间管桁架的实例还相当少.文章重点进行了双坡空间管桁架的结构受力分析研究,旨在通过对这一新的结构形式的研究能对今后工程设计有所参考.通过对空间管桁架结构的整体优化,首先得出该种结构形式的最优空间杆件组合形式,然后将该最优形式再与实腹钢梁屋架进行技术经济比较;最后得出空间管桁架结构形式中的45°角梭形倒三角空间管桁架有檩体系在多方面要优于实腹钢梁有檩体系.另外还对屋架两端支座型式进行了分析,讨论支座型式对计算模型的影响并且给出了实际设计中支座的简化原则.

大跨空间管桁架结构关键构件判别方法研究

在总结现有关键构件判别方法的基础上,归纳了大跨空间管桁架结构关键构件判别方法应满足的要求,从而提出了基于结构应变能的关键构件判别方法。运用ANSYS有限元程序和MATLAB软件实现了基于结构应变能的关键构件判别。通过数值模拟分析,验证了基于结构应变能的关键构件判别方法不仅适用于设固定铰支座的大跨空间管桁架结构,还适用于设弹性支座的大跨空间管桁架结构。