某S形大跨空间桁架吊装施工全过程仿真与监测研究

既有地铁车站的改扩建通常需要在保持运营不中断的前提下,上盖大跨度空间钢结构,其施工安装技术特别复杂。本文结合深圳某地铁站改扩建工程,针对跨度为88.7 m的S形空间桁架,利用有限元分析软件ABAQUS模拟分段吊装全过程。通过对各个吊装方案对应的桁架结构应力分布和变形特点进行分析并结合实际施工需求,从三段吊装、整体吊装和均分两段吊装3种吊装方案中选出三段吊装为最优吊装方案。基于ABAQUS分析吊点布置对三角段和中间梁段结构的影响,确定了三段吊装方案的科学性和可行性,并进一步对三段吊装的吊点布置方式进行优化。实际监测的应力应变数据与数值模拟结果基本吻合,预测精度分别为1.117(平均值)和0.153(离散度),这表明数值模拟可以有效地预测实际施工中的情况。

蚕茧形大跨度煤棚钢结构施工技术

华润某电厂为双条形空间网架结构,结合现场施工条件及工期限制,经多种网架拼装方案的对比,择优采用“对称分块拼装高空散装”的施工工艺。考虑到双条形平行网架对风荷载比较敏感,采用有限元软件Fluent分析了不同风向角下煤棚结构表面的风荷载体型系数。经CFD分析得到:半球与弧线屋盖交界处附近体型系数约为–0.6,通风天窗顶部体型系数取–1.5。考虑到蚕茧形网架结构施工复杂,采用3D3S软件对空间网架的拼装过程进行杆件内力验算,计算结果显示,结构应力及位移均在设计值范围内,构件杆件的超应力杆数和超长细比杆数均为零,具有富足的施工安全储备。

日本桥梁自动化检测技术研究新进展

桥梁自动化检测技术为桥梁智慧管养提供了有力的技术支持,日本在桥梁自动化检测技术方面开展了斜拉索检测机器人、钢桁架桥检测机器人、搭载3D激光扫描仪的检测机器人的研发和应用研究。斜拉索检测机器人采用螺旋桨驱动,安装全高清画质数码相机,沿索体上升或下降进行全方位摄像,查看照片和视频可检测修补痕迹、锈迹、涂膜剥落、碰撞等,不需要进行交通管制,检测速度快、效率高,不仅适用于斜拉桥,还可用于悬索桥吊索检测。侧面走行检测机器人主要用于检测钢桁架桥桥面板、钢梁及其它构件损伤,走行装置上安装锂电池电机,遥控操作变换前进方向和调整走行速度,机器人万向接头上安装4K高清数码相机,可检测到无法近距离肉眼观测以及视线死角位置。既有桥梁桥面板更换工程中,采用搭载3D激光扫描仪的检测机器人进行桥梁空间坐标全自动检测,扫描的点云数据输入数据处理系统,自动生成检测报告,无需搭设支架和实施交通管制,且检测精度满足目标精度要求,该设备还可用于挂篮悬臂浇筑法施工中成桥空间坐标测量。研发了3D激光扫描仪自动移动装置,使检测更快捷。各桥梁自动化检测设备具有较好的工程实用价值,可为国内同类型桥梁结构智能检测提供参考。

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。

考虑屋面种植的大跨度空间钢桁架抗震性能分析

屋面种植的大跨度空间钢桁架结构具有跨度大、荷载重、混凝土屋面板刚度大等特点,其抗震性能是结构设计与分析中的关键问题,以考虑屋面种植的大跨度空间钢桁架为研究对象,采用MIDAS Gen软件对矢跨比为1/15,跨度为60m的大跨度空间钢桁架的动力特性及抗震性能进行了研究。分析结果表明,考虑屋面种植的大跨度钢桁架结构自振频率较小且分布十分密集,结构振型以竖向振动为主,且振型为长向单轴对称和双轴反对称振动形状交替出现,各振型间存在相互耦合作用;在8度多遇地震作用下,下弦及上弦最大动力系数达到了20%以上,受地震作用影响较大;计算分析模型中考虑屋面混凝土板刚度作用可提高桁架的整体刚度,加强桁架整体抗震性能。

大跨度钢结构在交通建筑领域的应用

本文介绍了目前常用的大跨度建筑的结构类型,归纳总结了机场、火车站、客运站和收费棚等大跨度交通建筑的结构形式。以某空间钢管桁架大跨度收费棚为案例,介绍了大跨度收费棚的结构设计方法,为大跨度收费棚的结构设计提供了参考案例。

合肥滨湖国际会展中心综合馆大跨度钢-铝组合张弦空间桁架屋盖体系设计技术研究

针对合肥滨湖国际会展中心综合馆大跨度屋盖,提出一种钢-铝组合张弦空间桁架新型受力体系,其中上部组合桁架的下弦杆、腹杆采用钢构件,组合桁架上弦杆采用铝合金型材,撑杆和拉索为钢结构,该体系集合了传统张弦桁架空间受力特点和铝合金结构的优点,形成铝合金主结构与屋盖围护系统一体化设计。介绍了屋盖受力体系的构成、钢-铝合金连接节点、一体化屋面和张弦桁架的分析设计结果,同时研究了屋盖结构的稳定性、抗连续倒塌等问题。分析结果表明,屋盖体系各项指标均满足规范要求,可为钢-铝合金组合空间桁架结构体系的研究和应用提供参考。

空间预应力钢桁架火灾响应及火灾后受力性能试验研究

对一组空间预应力钢桁架结构开展了火灾行为试验研究。模型的主杆件选用奥氏体304无缝不锈钢管,张拉钢索采用7×12+IWR镀锌高强钢绞线,通过置于模型下端中心处的伸缩小立柱施加预应力。试验采用烬类燃烧火灾模型,利用荷重块模拟施加均布荷载。结构模型两端简支,另两边自由。试验测定了火灾下桁架弦杆和腹杆的温度响应及上弦节点位移。对火灾后尚未破坏的结构模型进一步开展了原位卸载及加载试验,得到测点位移及典型单元应变。结果表明,受火时预应力钢桁架模型的位移响应处于动态变化状态,且当结构模型的最大挠度超过1/100L时,也未见发生整体坍塌。受火时预应力钢桁架的主要变形特征为部分受压杆弯曲及整体结构扭曲,且受火后的结构模型产生一定的残余变形及刚度退化,这些特性与桁架自身刚度及外荷载大小等因素有关。

复杂空间钢管桁架CAD建模中模板的应用

通过桁架模板库的建立和单榀设计与整体设计相结合的方法,方便准确地实现了复杂空间管桁架结构的有限元建模,并有助于充分了解单榀桁架结构性能,方便实现结构方案的选型.基于模板的建模方法,方便了结构设计人员,提高了管桁架结构设计的效率.

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.

空间圆管桁架混凝土组合梁受力性能试验研究

空间圆管桁架混凝土组合结构是一种新型组合结构,为了解其受力特点、破坏机理、变形能力、管桁架杆件的内力分布规律及界面相对滑移等,设计制作了2根弦杆未填充混凝土的不同混凝土翼板厚度的空间圆管桁架混凝土组合梁模型试件,采用三分点对称加载,对其进行受力性能试验研究。研究表明,在对称荷载作用下,组合梁的破坏形式为弯曲破坏,同时伴随有受拉腹杆节点焊缝的强度破坏;空间圆管桁架组合梁具有良好的承载能力和变形能力,相同荷载下,混凝土板厚的组合梁的承载能力高于板薄的组合梁;组合梁破坏时,其跨中挠度约为跨径的1/200;不考虑界面相对滑移的情况下,截面应变满足平截面假定;加载前期,支点截面界面相对滑移量大于L/8截面,而加载后期,L/8截面界面相对滑移量大于支点截面;腹杆为非轴心受拉或受压杆件,且跨中位置腹杆的轴力较小,梁端位置腹杆的轴力较大。

北京中关村金融中心连廊结构设计

北京中关村金融中心连廊工程平面及立面均为弧形,支承在不同的结构主体上,体型独特,支承条件复杂。主体采用大跨度空间钢桁架结构体系,屋面采用异型空间刚架结构体系。在施工阶段,主桁架支座设计成纵向可自由滑动的滑动铰支座,以释放部分内力。采用抗震球形钢支座消除相对位移对各独立主体结构产生的影响。由于屋面风荷载效应显著,通过风洞试验确定连廊屋面的风压分布情况。

广州国际会议展览中心展览大厅钢屋盖设计

本文介绍了广州国际会议展览中心钢结构设计的基本情况 ,主要介绍了展览大厅钢屋盖设计的有关内容。展览大厅钢屋盖采用跨度 12 6 .6米的预应力张弦立体桁架结构 ,是该类结构在国内最新应用的、也是跨度最大的工程。

西安国际展览中心钢结构设计

西安国际展览中心钢结构采用直接焊接的钢管结构 ,包括带斜拉索的大跨度空间桁架、装饰网壳和门厅抗风桁架等几部分。各楼层的梁板柱 (包括悬挂斜拉索的立柱 )为钢筋混凝土结构。由于结构形式复杂 ,结构分析采用整体空间模型 ,并采用了较为合理的相贯节点和销钉连接形式 。

梁式钢屋盖结构体系造价曲线研究

对3种广泛使用的梁式钢屋盖结构体系——空间桁架结构、预应力桁架结构、张弦梁结构进行了讨论,得出3种结构形式在一定荷载、不同跨度范围的造价曲线,方便工程师进行结构选型,也可作为方案估价和审查之用。

空间倒三角形管桁架的整体稳定研究

空间倒三角形管桁架的稳定性直接影响其承载力。针对不同跨度的空间倒三角形管桁架,按静力分析结果确定截面参数,然后以管桁架结构的高跨比和宽高比作为变量建立了96个结构模型,利用有限元软件进行特征值屈曲分析和非线性屈曲分析。结果表明:高跨比的增大可以提高管桁架的稳定承载力,但结构会出现静力承载力小于稳定承载力的现象;宽高比对管桁架的稳定承载力影响较小,当高跨比不小于1/15时,一定范围内其宽高比的减小可以增大管桁架的稳定承载力,当高跨比小于1/15时,宽高比的减小可以降低管桁架的稳定承载力;同时,对75 m跨度的管桁架设置了中部空间侧向支撑,结果表明侧向支撑能大幅提高结构的稳定性。

宝安体育馆钢屋盖结构设计

宝安体育馆钢屋盖平面尺寸 140m× 140m ,支座内径 10 1 4m ,最大外悬挑 48 2 95m ,用钢量 6 8kg/m2 。屋盖中央节点构造设计为国内首次采用。非破坏试验的试验荷载为设计值的 1 5倍时 ,节点安全可靠。体育馆现已建成。介绍该体育馆钢屋盖的结构设计 ,供设计人员参考。

拉索式预应力立体钢桁架优化方案比较

建立了拉索式空间预应力钢桁架优化分析的计算方法。利用该方法对不同的预应力立体钢桁架结构方案进行了优化分析 ,通过大量计算得到了相应结构的总用钢量、最大挠跨比与钢索预拉力、外荷载等因素的变化关系。并讨论了不同结构方案的优化结果与布索形式和高跨比 (桁架高度 )的关系 。

拉索式空间预应力钢桁架优化分析与方案比较(之一)

基于本文建立的拉索式空间预应力钢桁架优化分析的一般计算模型 ,对几种不同结构方案的预应力立体钢桁架进行了优化分析 ,得到了相应结构的整体刚度参数—最大挠跨比与钢索预拉力、钢索截面尺寸及总用钢量等参数的变化关系 (用一组图表表示 ) ,并讨论了不同结构方案的用钢量与高跨比 (桁架高度 )的关系 ,为拉索式预应力立体钢桁架结构方案的选取及设计提供了一定的参考依据。

带BRB的大跨度空间钢桁架结构减震性能分析

以大跨度空间钢桁架结构为研究对象,考虑钢桁架屋盖与支承结构共同工作,采用非线性时程分析的方法,研究屈曲约束支撑在整体结构中的应用及减震效果.通过对不同的BRB布置方案进行分析得出:BRB的布置方式直接影响其对整体结构的减震效果.仅在上部桁架中设置BRB时,减震效果有限;在下部支承结构中设置BRB可有效减小结构水平位移和钢桁架杆件的内力.综合考虑减震效果和经济因素,对于大跨度空间钢桁架整体结构,在下部支承结构中合理布置BRB,减震效果理想.