某大跨度体育场罩棚钢结构设计与分析

近年来,为满足大型文化展演及体育赛事的举办需求,大型体育场馆的建设逐渐增多,具有大跨度、长悬挑等特点的体育场罩棚为结构设计带来了新的难点.文章以某体育场工程为背景,对采用悬挑空间管桁架结构体系的体育场钢罩棚开展受力性能分析,重点介绍了罩棚的建筑造型特点及结构布置形式,利用多种软件对结构进行静力分析、模态分析和考虑双非线性的屈曲分析,并对结构中的关键节点进行了精细化有限元分析.结果表明,结构主次桁架及支撑布置合理,各项性能指标均满足规范要求.文章对此类结构提出的相关设计建议可供同类工程参考.     

某体育场悬挑折线形钢结构罩棚设计

体育场总建筑面积约为25 000m2,规模约为15 000座。东西方向宽约202 m,南北方向长约219 m,罩棚最大悬挑长度28 m,顶部标高约为35.480 m。东西看台罩棚主要通过下部混凝土柱和环向平台梁支撑,罩棚悬挑部分采用双向斜交平面桁架结构,立面部分则由双向斜交平面桁架汇总形成梭型倒三角桁架支撑于环向平台梁。通过建立整体模型对罩棚在静力荷载、温度作用、地震作用下的受力性能进行分析,并进行了抗连续性倒塌分析和整体稳定分析,结果表明:结构具备较好抗连续倒塌能力和整体稳定性。     

某体育场罩棚钢结构设计

某体育场钢结构罩棚采用大悬挑空间管桁架结构,共有48榀大悬挑桁架呈双轴对称分布。对罩棚进行刚性模型的风洞试验以确定风荷载计算参数;依据《场地安全性评估报告》确定地震计算参数。针对悬臂桁架稳定性差的特点,采取相邻桁架柱交叉布置、设置竖向支撑、设置大刚度环形桁架和圆钢管檩条等措施,保证罩棚结构的整体稳定性。悬挑桁架支撑支座采用销节点,以适应其变形特点。对该结构进行弹性分析、线性屈曲分析、几何和材料非线性屈曲分析和破坏性分析,可供同类工程参考。     

江门站复杂支承屋盖结构稳定及抗连续性倒塌分析

江门站站房是由上部空间钢结构和下部钢筋混凝土结构组成的混合结构体系.空间钢结构包含顶部大悬挑钢网架屋盖和钢筒壳支承屋盖结构,钢筒壳支承屋盖结构空间尺寸大,杆件受力复杂,结构冗余约束度不高.为了得到整体空间钢结构的稳定性能水平和抗连续倒塌能力,对整体空间钢结构进行了屈曲特征值分析、非线性屈曲分析及抗连续性倒塌分析.结果 ...     

贵阳某体育场大跨度悬挑罩棚结构设计研究

贵阳某超大型复杂体育商业综合建筑的大跨度悬挑罩棚，最大悬挑长度83.2 m。为了明确其受力机理及性能，对若干设计要点开展研究。根据建筑效果、施工条件及材料用量等多角度多方案比选，对结构体系下部采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构，悬挑罩棚采用空间悬挑桁架与环桁架结构，经验算受力与变形均满足要求。对整体结构的地震行波效应进行了分析，设计最终采用视波速1 100 m/s下的影响系数作为各层的地震作用放大系数。通过结构抗震性能化设计，对关键构件的性能目标予以加强，并对罕遇地震作用下结构的弹塑性性能进行验算，结果均满足要求。对罩棚进行整体稳定性研究，通过对整体模型进行线弹性屈曲分析，得到了竖向平面桁架杆件的计算长度系数，并补充采用直接分析法所得的结构受力状态，进行包络设计；通过考虑双非线性的屈曲分析，对结构的塑性发展进行研究。结果表明，结构塑性发展顺序合理，具备一定的安全储备。为考虑偶然荷载作用下，传力路径上发生重要构件失效的工况，采用拆除构件法研究了罩棚抗连续倒塌的能力，得到罩棚结构具备可靠的备用传力路径，满足设计要求。结合实际施工方法，对结构进行了相较一次成型态的分区分步施工模拟分析，得到主体结...     

广西钦州市体育场钢结构整体稳定性设计

广西钦州市体育场空间造型复杂,包含东、西两看台,看台下部为钢筋混凝土框架结构,上部采用大跨度悬挑钢结构。屋盖主桁架通过支座支承在高差悬殊的混凝土结构上,主支撑结构采用前锥型-后V型支撑,形成的结构传力途径简单明确。但每一单榀大悬挑主钢架容易形成瞬变机构,由于各榀主悬挑结构及其支撑在空间上具有不同的x、y、z坐标而不共面,各榀间又通过相应的结构联系桁架形成稳定的整体结构。本文为了研究屋盖钢结构整体稳定性,根据各荷载工况响应计算,确定了恒、活荷载及风荷载为主要控制荷载,从而以相应的荷载组合来计算整体稳定系数,在计算上验证了整体结构稳定性。计算方法采用Sap2000程序对钢结构进行了线性特征值屈曲计算,并考虑初始几何缺陷,其中风荷载采用风洞实验结果。屈曲计算结果表明,钢结构整体稳定性满足安全要求,具有足够的屈曲安全系数。钢结构的整体稳定性也需在结构布置、支座设计及相应节点设计上的保证。     

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。     

环肋型悬挑桁架在某体育场钢结构罩棚中的应用

某体育场结合建筑屋盖的连续造型,采用"环肋型悬挑桁架+外圈立体桁架约束环+端部钢拉杆+局部柱间V形支撑"的结构体系。该结构体系充分利用屋盖曲面的整体面内刚度,并在外圈设置一道立体桁架的约束环,以形成良好的整体刚度。其中,屋盖曲面的面内刚度由其各榀悬挑桁架上弦连续的交叉斜撑提供。屋盖钢结构体系仅通过铰接钢柱脚支承在2层混凝土楼盖上,与下部混凝土结构为相对独立受力体系,避免两者之间的不利影响。重点介绍这种结构体系的静力性能、非线性极限荷载分析及抗连续倒塌性能分析设计。     

青少年户外培训基地综合体育馆屋盖优化设计

介绍了青少年户外培训基地综合体育馆的工程概况,阐述了跨度为105m的弦支穹顶结构体系优化设计及选定过程.将初设方案和施工图优化方案进行了对比分析研究,对比内容包括屈曲模态、几何非线性屈曲、双非线性屈曲等.除此之外进行了整体抗连续倒塌验算.研究成果表明将外侧网架与单层网壳弦支穹顶连接成整体,并通过悬挑桁架和环向桁架进行整体刚度加强后,结构整体稳定性得到较大提高,有效避免了单层网壳转折点受力集中,同时结构不会发生连续倒塌破坏,并节约了预应力索用量、支座数量以及整体用钢量,经济指标更为良好.     

月牙形大跨度钢罩棚结构设计

结合具体工程,介绍了某县级体育中心钢罩棚结构的结构体系,采用通用有限元分析及设计软件Midas Gen对大跨度空间管桁架结构钢罩棚进行静力分析、性能化设计和抗连续倒塌分析。并利用Abaqus进行节点的有限元分析,保证重要节点的安全性,可为类似工程提供参考。     

三亚国际体育产业园体育场钢结构设计

三亚国际体育产业园体育场钢结构体系由外侧钢结构、轮辐式索桁架结构、屋顶膜结构组成.介绍了体育场钢结构各组成部分的结构体系、支承条件及连接关系,重点阐述了钢结构体系的设计难点及解决方案.设计了一种铰接柱支承的水平桁架结构,通过水平环桁架整体作用减小了环梁截面.设计了碳纤维增强复合材料拉索(CFRP索)组成的轮辐式索桁架结构,减轻了悬挑端自重,减小了交叉索对环索内力的影响,降低了索夹承受的不平衡力.对索膜结构形态进行了分析,实现了索桁架结构初始态位形与目标建筑几何相一致.研究了钢结构体系的整体稳定性能和各种荷载作用下的极限承载能力,结果表明钢结构整体稳定性能满足要求.研究了个别拉索发生偶然断索情况下钢结构体系的抗连续倒塌性能,结果表明断索不会引起连续断索导致结构倒塌.分析了不同施工安装次序对外侧钢结构内环梁稳定性的影响,通过屈曲分析得到内环梁计算长度,用于施工过程稳定验算.此外还介绍了关键节点设计.     

国家技术转移郑州中心悬挑钢桁架结构抗连续倒塌设计

以国家技术转移郑州中心工程中的长悬挑钢桁架结构为例,采用MIDAS Building软件,选取拆除构件法对其进行抗连续倒塌分析;阐述验证悬挑桁架结构形式抗连续倒塌能力的具体过程,讨论了楼板刚度退化后悬挑桁架的承载能力和相应的加强措施;采用ANSYS软件对悬挑钢桁架典型节点进行了有限元分析。结合规范规定和结构自身特点,提出了相应的构造措施,如杆件采用对称截面和楼板通长配筋可使构件能够承受往复地震作用,设置有效面外支撑、节点按刚接处理可提高结构的抗连续倒塌性能等,供其他类似工程参考。     

福州海峡奥体中心体育场罩棚钢网架施工关键技术

福州海峡奥体中心体育场罩棚结构采用了新型的结构形式——空间三维弯扭桁架结构。对福州海峡奥体中心体育场罩棚施工的关键技术进行了研究,主要内容包括三维弯扭桁架的安装、铸钢节点的空间定位、支撑转换系统、卸载方法等。通过本文的研究分析将形成一套三维弯扭桁架结构体系的施工关键技术,钢结构体系适用于体育场大跨度悬挑罩棚及其他公共建筑。     

福建大学生体育场261m跨度钢罩棚非线性分析

福建大学生体育场钢罩棚跨度为261m,采朋空间钢管桁架体系。本文主要介绍了对该结构进行的弹性屈曲分析、号虑初始缺陷的非线性稳定分析以及连续倒塌分析,对于计算结果进行了详细的讨论。经验可供同类工程参考。     

杭州奥体博览城主体育场结构设计研究

杭州奥体博览城主体育场看台平面近似椭圆形,外圈周长近1 000m,总建筑面积约21万m2,拥有观众固定座席80 912座。下部混凝土结构采用框架-剪力墙结构体系,部分框架及剪力墙端柱内置型钢,未设永久缝,结构超长、超限。上部钢结构罩棚最大悬挑长度52.5m,采用径向悬挑空间管桁架+环向弦支单层网壳结构受力体系,通过上下支座支承于下部混凝土结构柱顶。重点介绍本工程结构体系、结构构成、结构设计的关键技术难点及相应的专项研究分析处理方法。     

瓯海奥体中心体育馆100m跨无环索弦支网壳结构设计

瓯海奥体中心由体育场、体育馆、游泳馆及体育配套用房组成,其中体育馆主体结构采用钢筋混凝土框架结构,屋盖采用了无环索弦支网壳结构体系,为国内外首例该结构体系工程。设计中针对屋盖结构进行了屈曲分析及抗连续倒塌分析,结果表明结构的整体稳定性较好、抗连续倒塌能力强,进一步证明了结构体系选择的合理性。对拉索索力进行了专项分析,保证在各工况组合下拉索均不破断及退出受拉状态,且刚度退化后仍满足设计要求。     

马鞍山市体育中心主体育场径向环形大悬挑钢结构综合施工技术研究

马鞍山市体育中心主体育场钢结构为径向倒三角桁架双层曲面网壳混合空间网格钢结构屋盖体系,由V形叉及树形柱形成整体受力体系,其结构新颖,是目前国内体育场首例树形柱支撑体系。从主桁架分段、制作、吊装及临时支撑布置均采用有限元软件进行计算分析,并从树形柱安装及焊接、径向大悬挑钢结构的分段、组合及吊装、吊装设备的选型、临时支撑的布置方式、罩棚安装方案选择、钢结构合拢、钢结构卸载等几个方面进行研究,形成了一整套径向环形大悬挑钢结构综合施工技术成果,可为类似体育场馆施工提供经验。     

瑞金体育中心体育场钢屋盖整体稳定性能分析

瑞金体育中心体育场钢结构罩棚采用悬挑双向折形斜交平面桁架结构体系,屋面最大悬挑长度达到38m,结构整体稳定成为值得关注的关键问题。应用ABAQUS有限元软件进行了线弹性屈曲分析,初步了解结构的整体稳定性能,确定初始几何缺陷的不利分布与幅值,并对结构进行了非线性整体稳定性能分析。结果表明:钢结构罩棚属于缺陷不敏感结构,在最不利组合工况下,考虑几何非线性及几何、材料双重非线性的稳定承载力系数均满足规范要求,结构具有良好的安全储备。     

鲁南高铁临沂北站站房结构设计与分析

鲁南高铁临沂北站站房为“桥-建”合一建筑,建筑造型独特,结构形式新颖.承轨层以下采用箱形钢管叠合柱-混凝土梁框架结构,候车层采用箱形钢管叠合柱-型钢混凝土梁框架结构,商业夹层采用箱形钢管混凝土柱-钢梁框架结构,屋盖为空间钢桁架结构.对空间整体结构进行了受力分析,对主入口大悬挑桁架进行了抗连续倒塌能力分析,对腹部大跨度拱桁架和主入口大悬挑桁架的铸钢支座进行了有限元分析,对主入口大悬挑桁架采用的大直径焊接球进行了足尺试验.通过设计分析,各项指标均满足相关规范的要求.     

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。最后简要地介绍了制作和安装方法