轮辐式索承网格屋盖钢结构单道胎架施工技术

泰安体育场作为山东省泰安市的新地标,其钢结构屋盖采用轮辐式索承网格结构,通过68榀径向索和1道中央环索形成张拉结构体系,最大悬挑跨度为45 m。通过数值分析对施工过程进行了精细化稳定性分析,针对不规则构件吊装的工程技术难点,进行了吊装方案的设计与优化;考虑到成本控制与施工周期,极具创新性地采用了径向单道胎架作为屋盖施工过程中的临时支撑,结合工程实际情况设计了胎架转换结构,并对单道胎架整体在多种可能的荷载组合作用下进行验算与校核。通过对体育场屋盖施工全过程的模拟以及对安装过程中的重难点进行优化分析,为现场施工的安全顺利开展提供了技术保障,可为其他类似采用单道胎架施工方法的工程提供施工方案设计的新思路。

重庆江北机场T3B航站楼大厅屋盖钢结构提升施工技术

重庆江北机场T3B航站楼大厅屋盖钢结构为异形三维曲面造型焊接球网架。由于周边飞机不停航,且由于构造复杂、结构高差大、跨度大、杆件数量多,给屋盖钢结构施工带来很大挑战。基于方案探讨和专家论证,提出一种优化施工方案:大厅钢屋盖划为7个提升分区,每个分区在楼面拼装为提升小分块,通过二次及多次累积提升进行施工。施工前运用BIM技术进行工序预演,并采用3D3S,MIDAS Gen软件进行数值模拟分析,为施工的准确性和安全性提供有力支撑。

杭州电竞中心车辐式索承网格屋盖结构设计

索承网格结构是一种新型空间结构形式,广泛应用于大跨度空间结构中。针对杭州电竞中心车辐式索承网格屋盖结构进行分析和设计,采用MIDAS有限元软件进行索张拉施工方案设计与仿真,采用ABAQUS有限元软件进行稳定性分析和大震动力弹塑性分析。分析结果表明:在施工过程各个阶段,屋盖钢结构构件应力比始终小于1,索拉力小于索破断力的30%;施工完成时,与设计值相比,屋盖结构最大竖向位移和索内拉力的误差分别为6%和4%;屋盖结构稳定安全系数为9.63,单层网壳结构稳定安全系数为31.2,均大于规范规定的2.0,屋盖结构稳定性满足要求;初始缺陷对本工程单层网壳的影响很小;在大震作用下,屋盖结构构件均未出现塑性变形,且预应力拉索不退张。

西安咸阳国际机场T5航站楼钢屋盖旋转提升施工技术

西安咸阳国际机场T5航站楼钢屋盖采用大跨异形空间网架结构体系,结构造型独特,场地条件复杂,工期紧,施工难度大,质量要求高。介绍项目施工的重难点及方案选择,同时对施工过程中涉及的关键技术进行重点说明,主要包括异速等比同步旋转提升施工技术、大面积异形网架屋盖提升措施、旋转提升分区檩托及马道安装定位技术、全过程施工模拟计算分析技术、施工健康监测技术等。

超大面积单层网壳结构滑移施工桅杆-斜拉索加强方案研究

由于单层网壳面外刚度较弱,整体滑移对其形态控制的要求较高。因此,需要精准控制其挠度,保证滑移过程结构应力与变形控制在安全范围内,同时为滑移就位时网壳和网格柱精准对接奠定基础。为控制屋盖挠度和应力,提出了单桅杆-斜拉索和V形桅杆-斜拉索两种屋盖加强方案。桅杆-斜拉索为自平衡体系,不会给滑移支撑胎架及纵向支撑桁架增加任何附加力,并且桅杆加强方案充分利用屋盖上部空间,不影响屋盖下起重机和施工设备等正常运作。研究发现,两种屋盖加强方案均能有效控制网壳挠度,并减小网壳和滑移轨道间V形撑压力。

单层网壳屋盖整体滑移施工关键技术

北京星火站枢纽区屋盖采用单层菱形网格结构,采用异位拼装、整体滑移施工方案,支撑体系主要由网格巨柱及V形撑组成。基于此,主要介绍钢结构施工关键技术,包括菱形网格屋盖拼装单元吊装、拼装,屋盖整体滑移,双螺栓扭转网格巨柱拼装单元吊装、拼装。基于施工全过程分析,验证施工方案,确定施工方案的可行性。

单层菱形网壳屋盖滑移施工空间张弦梁加强方案研究

目前,滑移施工技术多用于双层或多层网格结构,单层屋盖滑移施工罕见,尤其是单层屋盖整体滑移施工。整体滑移对结构刚度和施工技术均有较高要求,有效控制滑移过程中过大的挠度与局部应力超标情况是顺利施工的关键,尤其对于整体刚度较弱的大跨度单层网格结构。为控制屋盖挠度和应力,基于北京星火站交通枢纽工程提出了空间张弦梁加强方案。通过有限元分析研究撑杆位置、数量与高度对结构刚度的影响。研究发现,空间张弦梁结构能有效控制网壳挠度,单撑杆和双撑杆张弦梁结构效率较高。

基于BIM的航站楼钢网架屋盖高空散装法施工模拟与力学仿真分析

以南充高坪机场改扩建施工为背景进行技术应用,结果表明:在场地不足的情况下,高空散装法是较优的安装方案;基于BIM的施工模拟,能够合理规划场地模型、提高施工效率;对施工全过程进行数值模拟力学分析,得出关键杆件与关键施工步,确保施工过程安全进行。

机场复杂空间曲面钢网格结构屋盖施工关键技术

针对乌鲁木齐地窝堡国际机场换乘中心屋盖钢结构造型复杂、用钢量大、施工精度要求高、支撑结构形式多样等特征,提出复杂空间曲面钢网格结构施工技术与控制方法。综合开发超大型整体提升技术、分段拼装技术、数字化预拼装与管理技术等,高效解决了复杂异形钢结构施工难题。利用有限元软件MIDAS与ANSYS进行了施工全过程数值分析,对提升施工全过程中各构件内力与变形进行了验证,结果表明,各构件内力与变形均满足设计要求,成功完成了复杂空间曲面钢网格结构施工。

交叉平面桁架-网架钢屋盖结构施工技术

珠海机场综合交通枢纽项目一期工程屋盖钢结构工程,具有规模大、结构形式复杂、造型精致等特点。采用地面预拼装、分段吊装施工工艺,并对桁架预拼装、直线度及垂直度等进行测量及监测,较好地完成了屋盖钢结构安装,保证了安装精度。相比传统施工工艺,该施工工艺有效降低了施工成本。

航站楼钢网架屋盖整体顶升法施工模拟与监测关键技术

结合南充高坪机场施工改扩建项目工程,通过BIM技术与有限元分析结合的方法进行施工模拟,并通过施工监测确保施工过程中无安全风险事故发生。经过有限元施工模拟分析,结果表明:将原设计方案直接应用于施工会导致杆件受力超限、位移过大等问题,而将部分杆件进行加固处理后,模拟得出结果为安全。此外,还借由振弦式应力计、高支模系统等进行安全风险监测,对施工过程中液压顶升架、反力支架的状态进行监控,若出现异常情况则及时进行控制。这一综合方法保证了网架杆件在施工过程中的受力合理性,有效避免了失稳倒塌事故的发生。

珠海机场二号航站楼屋盖钢结构设计研究

介绍了粤港澳大湾区重要机场交通枢纽工程——珠海机场二号航站楼的设计标准和荷载作用取值,阐述了上部屋盖钢结构实现“建筑装修结构一体化思路”的结构选型思路,对主楼进行了静力性能分析、稳定性分析、大震弹塑性分析,开展了屋盖钢结构防火性能研究,并根据屋盖钢结构施工方案进行了专项施工模拟分析。结果表明:主楼屋盖钢结构选择的波浪形变厚度局部抽空焊接球网架结构体系实现了结构受力与建筑装修的统一,具有良好的稳定性能,在罕遇地震和火灾作用下构件受力满足要求,结构安全可靠;施工方案可行,提升过程中结构变形与内力满足设计要求;大跨度网架有必要在施工模拟卸载胎架后,按实际荷载输入计算模型进行位移和应力比复核。

南京某文娱中心大跨空间钢结构设计

南京某文娱中心为造型复杂的大跨空间钢结构体系,由异型屋面、超高排架柱和高大抗风幕墙构成。为满足屋面建筑造型和屋顶排烟等需求,提出了双向变高度的折板网架屋盖结构形式,最大限度降低了二次找坡的用钢量。基于可视化编程平台Grasshopper,通过分区处理的方式实现了屋盖的参数化建模,后导入3D3S进行结构分析和设计,结果表明该屋盖整体刚度较好,满足设计要求。屋盖下方采用25根无侧向支撑的超高排架柱提供支承,针对柱高10~60m的情况,对比了混凝土柱、四肢钢管格构柱、四肢钢管混凝土格构柱在截面、成本和功能等角度的差异,最终确定采用经济性和功能均较好的四肢钢管格构柱。根据不同区域特点,将抗风幕墙分为落地幕墙和吊挂幕墙,探讨了它们与主体结构的连接方式,并针对落地幕墙进行了平面桁架、立体桁架和实腹箱形柱3种幕墙结构方案的比选,最终采用成本最低的平面桁架方案。

大跨度钢结构网壳屋架滑移施工监测技术研究与应用

以北京朝阳站交通枢纽工程柔性大跨度钢结构网壳屋架为研究背景,研究钢结构整体滑移施工中的应力应变以及温度变化对钢结构的影响,为施工提供理论指导。采用高精度北斗系统实现施工过程中三维位形的秒级数据采集与分析,代替传统的全站仪位形采集方式,提高发现问题的速度,从而保障提升过程施工安全。为了确保工程在施工期间和服役阶段内安全,建立北京朝阳站钢结构施工监测系统。通过监测系统施工阶段和服役期间的结构施工安全,详细记录施工过程数据,为类似工程提供参考。

报告厅钢网架屋盖混合结构受力性能分析

某报告厅采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构+钢网架屋盖的结构形式。为准确对该混合结构进行分析,采用3D3S软件对上部钢网架进行计算,并导入YJK-A软件对下部钢筋混凝土结构进行设计。为保证设计的可靠性,采用MIDASGEN软件建立下部主体结构+钢网架整体模型进行补充分析,对下部结构和网架的各项指标分别进行对比。结果表明整体模型与独立模型计算结果接近,支座刚度推导及简化方法合理,设计结果可靠。

超大面积钢网架整体顶升施工技术

结合广州市某汽车集团公司产能扩建厂房项目,对超大面积钢网架整体顶升施工技术进行分析研究与应用。针对大面积网架整体顶升重量大、面积大、稳定性难以控制等施工技术难点,通过采用点触式高强度应力集中临时支顶、分段应力缓冲降落体系、同步液压控制系统等方法,使整体顶升在紧凑的工期内实现安全高效施工,极大减少施工成本,效益显著,推广性强。此项超大面积钢网架顶升技术的研发及成功应用,对同类型钢网架结构工程具有较好的推广应用价值。

长安书院异形曲面钢屋盖施工过程模拟分析

由于异形曲面网架结构具有柱间梁跨度大、结构整体扭转和凹凸不规则等特点,在施工过程中会带来应力、挠度突变。以长安书院整体结构施工为背景,提出了先施工网架结构屋盖的逆作法和后施工网架结构屋盖的逐层法2种施工方案,并对采用2种施工方案在施工过程中产生的临时胎架顶部轴力及侧向位移、框架柱柱顶轴力及侧向位移、网架结构挠度及应力、框架梁应力和挠度及楼板应力进行比较。研究结果表明,采用逐层法方案时,框架梁最大拉应力较大、临时胎架和框架柱柱顶轴力相差不大,除此之外,施工过程中采用逆作法施工方案时结构应力和挠度均小于采用逐层法施工方案。

工业厂房实腹梁与网架屋盖设计对比及参数化工具开发

对12m柱距下工业厂房的实腹梁屋盖、网架屋盖进行了不同参数情况下的设计和对比,并运用Grasshopper平台对厂房屋盖结构的设计优化进行了参数化开发,实现了基于遗传算法优化、数据库截面优选的自动优化功能。结果表明:1)实腹梁屋盖、网架屋盖的用钢量在研究的跨度区间内差异不大,单位面积用钢量大致随跨度增加而增加,网架屋盖的单位面积钢材总价低于实腹梁屋盖;2)实腹梁单坡分段数增加后,屋盖构件单位面积用钢量减少;3)实腹梁屋盖的用钢量随吊车荷载、厂房高度的增加而增加,网架屋盖的用钢量随厂房高度的增加而增加;4)开发插件的优化结果与常用设计软件结果接近,能够满足辅助需求。屋盖优化设计结果及辅助插件开发可为同类工程提供参考。

乌鲁木齐站钢屋盖网架结构的非均匀温度场影响因素分析

非均匀温度场作用下大跨度空间网架结构将产生非均匀应力分布,若局部应力过大会威胁到结构的安全。新疆极端气候频现,以乌鲁木齐站钢屋盖网架结构作为工程实例,建立流场分析数值模型,分析不同环境因素对结构非均匀温度场的影响,并用实测数据验证,得出以下结论:仅考虑热辐射时,夏至日14时最高温时结构表面最大温度高于环境温度3.6倍,有风(风速5m/s,不随高度变化的平均风)比无风时结构表面最大温度降低38.1%,这说明太阳辐射对结构非均匀温度场的影响最大,其次是平均风;平均风速梯度的特征参数对结构温度场的影响程度排序为:风速大小>地面粗糙度>风向角;风速越大,温度越低,但达到一定风速后,温度趋于稳定;地面越平坦,障碍物越少,温度越高;风向角对温度场的影响不大。

陕西奥体中心体育馆连体式大跨钢屋盖施工关键技术

陕西奥体中心体育馆由训练馆和比赛馆组成,屋盖体系采用连体式大跨度空间网格钢结构,单层网壳和双层网壳结构混合使用,结构形式复杂,施工难度大。根据该项目的结构特点和施工重难点,从钢结构深化设计、构件加工、现场安装、施工力学仿真分析等方面总结施工关键技术。通过对屋盖安装进行方案对比分析,确定了计算机控制同步顶升扩展拼装施工工艺,并对顶升支架进行了创新性的改进。上述关键技术的综合运用,缩短了项目施工工期,降低了施工成本,保证了结构的施工安全。