大跨度空间钢结构施工技术

以大跨度空间钢结构系统的有限元方程组函数计算式作为施工技术应用的理论基础,以MIDAS软件作为施工技术方案模拟过程中“生”“死”子结构区域交界位置公共节点位移量的计算监测工具,透过对某一案例项目的施工技术方案模拟和计算监测,为大跨度空间钢结构的施工与质量安全保障提供实践应用参考。

郑州国际文化交流中心会展中心不规则超长框架-大跨屋盖结构设计

郑州国际文化交流中心会展中心采用钢筋混凝土框架-大跨度网架屋盖结构体系。抗浮设防水位较高,展厅地上空旷空间范围需要抗浮设计,采用柱下集中布置抗拔桩满足局部及整体抗浮稳定及其他抗浮要求,跨度较大抗水板跨中布置抗拔桩减小配筋;结构体系为下部混凝土,上部钢结构的混合结构,采用YJK及3D3S软件建立符合实际的模型进行整体计算分析;地上结构为抗震特别不规则结构,采用抗震性能化设计加强抗震性能,大震弹塑性结果显示结构满足大震不倒要求;配筋较大的框架柱采用四级钢并筋方式避免了柱内钢筋密集或柱内设置型钢的问题;混凝土结构超长且楼板局部不连续,考虑温度作用及中震不屈服进行楼板设计,结合等值线结果进行包络配筋;大跨度钢屋盖采用双层四角锥网架,焊接球节点,考虑长悬挑对大跨度的有利影响进行多模型包络设计;网架支座采用弹性双向活动支座(建筑钢结构球型支座)减轻对主体结构的影响。针对不规则超长框架-大跨屋盖会展建筑每一处关键问题都进行了详细对比分析设计,可供同类结构设计参考。

含初始转角的隔震支座在双层柱面网壳结构中的隔震性能

为了研究大跨度空间结构中存在支座转动问题,通过含初始转角的橡胶隔震支座的双层柱面网壳结构研究了水平方向上结构水平地震反应。结合通过实验得出的经验公式对橡胶隔震支座水平性能进行修正,并通过SAP2000应用动力时程分析法,在考虑下部支承结构的情况,对含初始转角的橡胶隔震支座进行了参数分析。结果表明:水平地震作用下,较小转角的隔震支座的支座底部剪力峰值与加速度峰值会下降;随着转角增加,柱顶加速度峰值、隔震支座底部剪力峰值等迅速增加;而跨高比大的网壳结构会放大初始转角对结构的影响,加大结构整体的加速度峰值和结构柱的位移峰值,但限制上层网壳结构的位移峰值。因此在考虑初始转角的情况下,若需要限制网壳结构加速度或位移,设计时需要将网壳结构跨高比的放大效应纳入考虑范围。

行波效应对大跨度空间网格结构地震响应的影响

建立了一系列的标准正方形平板网格模型,分别采用时程分析法和随机振动虚拟激励法分析了不同跨度的网格模型在不同视波速的行波激励下的地震响应,并与一致激励下的地震响应进行了对比．结果表明,行波效应对网格结构杆件应力的影响随行波视波速的减小而增大,且对不同位置杆件的应力值的影响有所不同;当行波视波速小于500m／s时,行波效应对跨度大于60 m的网格结构控制杆件内力的影响程度大于lO％;当行波视波速一定时,行波效应对杆件控制内力的影响随网格结构跨度的增大而增大,不同地震激励下的行波效应差别很大．可见,行波效应对大跨度空间网格结构地震响应的影响显著;在空间网格结构抗震设计中,当结构跨度大于60 m、行波视波速小于500 m／s时,必须考虑行波效应对网格结构控制杆件内力的影响．

大跨度机库结构多点输入地震反应分析

采用时程分析法,对位于首都机场的北京A380机库和西安飞机总装厂房两个大跨度维修机库结构进行考虑行波效应的多点输入地震反应分析,并与一致输入的结果进行对比,考察多点输入以及不同视波速和不同地震波对两个机库屋盖杆件内力的影响。分析结果表明:多点输入对屋盖杆件内力的影响与结构本身的形式关系较大;行波效应大的杆件主要分布在网架中弦的长边跨中附近;不同地震波作用下,行波效应影响系数较大的杆件位置有所不同,但杆件数量分布规律基本相同。分析结果对于大跨度机库结构抗震设计考虑行波效应有指导意义。

大跨度空间网格结构在地震行波作用下的响应

本文对地震行波三向正交分量分别独立作用和联合作用下的大跨度空间网格结构的地震响应(包括结构控制点的位移、杆件内力、柱底弯矩等 )进行了数值分析 ,结果表明 :与一致地震振动相比 ,地震动的行波效应可使大跨度空间网格结构的控制点位移增大 2 1%、柱脚弯矩增大 79%、杆件内力增大 10 0 %,因此 ,在大跨度空间结构的抗震分析中必须进行详细的抗震分析。

大跨空间钢结构预应力施工技术研究与应用——大跨空间钢结构预应力技术发展与应用综述

近10年来,我国预应力钢结构在拉索材料、结构形式和施工技术方面都有了快速的发展,取得了令人注目的技术进步。其中,拉索材料从钢绞线组装索和钢丝绳组装索,向高强钢丝束和钢拉杆等成品索发展,钢丝表面防腐从镀锌处理到环氧喷涂和镀锌铝处理。结构形式包括张弦梁/桁架/网格、斜拉结构、预应力桁架、索桁架、索拱、弦支穹顶、索网、索穹顶及多次杂交结构和特殊结构等。预应力钢结构施工,不仅仅是纯粹的制作、安装和张拉工艺,而是系统性和全过程性的施工技术。具体体现在:分析和工艺的结合,节点、索头和张拉机具的结合,刚构和拉索施工的结合,及从分析到制作、安装和张拉的全过程施工控制。

大跨度悬索桥非线性静动力分析与软件开发

大跨度悬索桥是典型的柔性结构体系 ,其受力特性表现为强烈的几何非线性。介绍了适用于大跨度悬索桥空间非线性静动力有限元计算的程序的模型、原理及软件设计 ,并对一座大跨度悬索桥作了结构静动力计算。

大跨度空间网格结构多维多点随机地震反应分析

本文建立了三维正交地震动多点激励下大跨度空间网格结构的随机地震反应分析方法,依据现行抗震设计规范的有关规定,确定了平稳随机地震动功率谱密度的模型参数。数值仿真分析了一柱距80m的正方形平板网架分别在一维地震动或三维地震动的一致激励、行波激励和考虑部分相干效应的随机激励下的地震反应。结果表明:考虑地震动的空间效应会很大程度地改变结构杆件的内力,其中控制杆件的内力增幅达到30%;地震动的行波效应对结构杆件内力的影响比随机地震动的部分相干效应的影响更大;三维地震作用比一维地震作用下结构杆件的内力大。由此得出结论,对于大跨度空间网格结构,必须进行多维多点地震激励下的随机地震反应分析。

结构跨度对非一致输入下大跨空间网格结构地震响应的影响

以非一致输入法对不同跨度的大跨空间网格结构进行竖向和水平地震计算,综合分析不同跨度下杆件内力、危险杆件的数量以及不同非一致输入方法引起的结构响应差异,最终分别推断出在竖向与水平地震作用下可以不考虑空间相关性的结构最小跨度.

大跨空间钢结构预应力施工技术研究与应用——大跨空间钢结构预应力施工成套技术

大跨空间预应力钢结构形式多样,力学特性差异大,相应的施工分析和施工方法等差异也很大。本文结合张弦结构、斜拉结构、弦支穹顶和索穹顶等典型结构形式,介绍了各种结构形式的主要施工技术。并以索穹顶结构为例,介绍了张力结构的创新施工技术和创新施工分析方法。通过大量工程实践,对这些技术不断总结、提高和完善,集成了大跨空间钢结构预应力施工成套技术。

浦东国际机场T2航站楼主楼钢屋盖弹塑性时程分析

浦东国际机场T2航站楼主楼钢屋盖为复杂大跨空间结构。采用有限元分析程序ANSYS对航站楼主楼包含下部混凝土框架和上部钢屋盖的整体结构进行了罕遇地震下三向地震波输入的弹塑性时程分析,跟踪了钢屋盖的位移、关键构件应力、内力历程等动力反应,并加以分析比较,考察钢屋盖的弹塑性发展历程。根据分析结果对钢屋盖结构的抗震性能进行了评价,认为钢屋盖结构具有良好的抗震性能。

多点输入下大跨空间网格结构的可靠度分析

在虚拟激励反应谱法的基础上进行了多点输入下大跨空间网格结构的可靠度分析,并且将之与一致输入下结构抗震可靠度的分析结果进行了对比,考查了两种输入方法下杆件内力可靠指标之间的变化,进而分析了危险杆件在结构分布、数量等方面的差异以及危险杆件随结构跨度、视波速的变化关系。通过工程实例可以看出本文的分析方法对于分析大跨度网架、网壳这样复杂结构在多点输入下的抗震性能非常合适,为理论研究向实际应用搭建了桥梁。

斜拉立体桁架内力、位移特征分析与设计

借鉴桥梁工程中斜拉桥及我国建筑工程中屋盖结构的工程经验,提出斜拉立体桁架结构是一种有发展前途的大跨度杂交结构,并对该结构体系的几种形式进行了大量的静力线性与几何非线性分析,得到该结构的受力和变形特征,提出设计中应该意的几个问题和有关参数,供初步设计中参考。

空间网格结构风振计算频域法的参数讨论及数值分析

采用频域法进行空间结构的风振响应分析时,计算参数的合理确定依然存在不同的看法.文中结合对频域法计算过程的阐述,重点指出了直接影响计算结果的主要参数,包括参与组合振型的数量、振型耦合项的取舍、竖向脉动风效应、相关函数的选择和结构尼比等.文中系统回顾了这些参数确定的不同做法,并进行了分析和探讨.最后通过两个典型的空间网格结构(一球面网壳和一柱面网壳)算例分析,从数值的角度来说明这些参数不同取值对结构风振响应计算结果造成的差异.

考虑空间相干的虚拟激励法在大跨度空间结构随机振动分析中的应用

采用虚拟激励法分析大跨度空间结构的随机地震响应,通过对网架、网壳、索网和索穹顶4种结构形式在一致和多点输入下结构节点的位移响应方差及加速度功率谱的分析,给出了考虑空间相干性的多点输入法与一致输入法之间结构响应的差异以及变化规律,并探讨了拟静力项对不同结构形式的影响,为大跨空间结构设计提供理论依据。同时,计算还表明虚拟激励法是一种高效且精确的方法,对于分析大跨度网格和索结构这样复杂结构在多点输入下的地震响应是很合适的。

大跨度空间网格结构风荷载数值模拟方法

根据谐波叠加法和线性滤波法的基本原理,采用MATLAB语言编写程序分别实现了常规谐波叠加法及其改进的快速傅里叶变换算法和插值算法以及线性滤波法的自回归法对大跨度空间网格结构风速时程的数值模拟,并模拟了2个工程实例的风速时程.结果表明:对于大跨度空间网格结构,不同风速时程模拟方法计算效率从高到低的顺序依次为快速傅里叶变换算法、插值算法、自回归法和常规谐波叠加法,计算精度从高到低的顺序依次为常规谐波叠加法、快速傅里叶变换算法、自回归法和插值算法.综合考虑计算效率和计算精度,快速傅里叶变换算法最适合应用于大跨度空间网格结构的风速模拟.

多点输入下大跨空间网格结构的拟静力位移影响因素分析

根据对不同跨度(60,80,100,120m)和结构形式(柱壳、球壳、网架)的大跨空间网格结构所进行的多点输入竖向和水平地震作用的时程计算结果,总结了拟静力位移随结构跨度、视波速和自振周期的变化规律,分析了不同结构形式拟静力影响程度不同的原因.分析结果表明拟静力位移响应较大的点主要集中于支座附近,且拟静力位移的影响从支座向跨中不断减弱;视波速对拟静力位移的影响甚微;结构自振周期和结构跨度对不同类型的空间网格结构的拟静力位移影响存在差异,但变化的幅值不大;地震波的传播方向对拟静力位移分布规律没有影响.

大跨空间网架结构采用消能减震技术的研究

针对网架结构特点,提出采用粘滞流体阻尼器作为冗余杆件和粘弹性阻尼器替换原杆件两种方法对网架结构进行消能减震。以一正放四角锥网架为模型,对其采用消能减震技术前后结构地震响应进行对比结果表明,上述两种方法均可以有效减小网架结构的地震响应。同时,对阻尼器布置位置变化对减震效果的影响进行分析比较。

铅芯橡胶支座参数变化对大跨空间网架水平隔震效果的影响

提出在上部空间网架结构和下部支撑结构之间应用铅芯橡胶支座设置水平隔震层,可以有效地减小空间网架结构的水平地震响应。采用非线性时程分析方法计算了某大跨空间网架结构采用铅芯橡胶支座水平隔震前后的地震响应,研究了铅芯橡胶支座对网架结构水平隔震效果的主要影响参数,并详细分析了铅芯橡胶支座屈服力、屈服前刚度和屈服前后刚度比等三种设计参数的变化对水平隔震效果的影响规律,在此基础上给出了网架结构的水平隔震设计建议。