球型钢支座在建筑结构工程中的应用

对国产球型钢支座,为了满足承受大空间巨大上部荷载和变形的要求,通过计算校核、有限元分析和试验检测球型钢支座的受力及其变形情况,成功地在上海市浦东新区文献中心工程中应用.     

某大跨度单层网壳结构设计研究

对某工程的大跨度单层网壳进行结构选型,采用空间结构计算软件分别建立了单层网壳带底部框架模型和单层网壳弹性支座模型,在承载力、刚度验算和整体稳定性分析后,利用有限元分析软件ANSYS Workbench对关键性的铸钢节点进行有限元分析。分析结果表明:该单层网壳结构具有较高的承载力、刚度及稳定性能,关键节点承载力高,安全性好。因此,对于采用混合结构的大跨度空间结构而言,底部框架对整体的刚度影响不容忽视,应采用带底部框架模型和简化弹性支座模型分别进行分析并取包络值作为设计依据。对初始缺陷较为敏感的单层网壳应特别注意施工过程中的加工及安装精度控制。     

超长悬挑支撑架的应用研究

结合某工程,对大跨度型钢悬挑梁的计算进行了分析,特别是钢丝绳对悬挑梁作用力的简化.大跨度型钢悬挑支撑架主要有3种:斜拉式、斜撑式和撑拉结合式.所介绍工程是混凝土现浇悬挑屋盖,荷载较大,工期紧,考虑到工期和经济性,该工程采用的是斜拉式型钢悬挑支撑架,3道钢丝绳斜拉,2道受力,1道保险.重点解决了钢丝绳的作用力简化为弹性支座的问题,以及弹性支座刚度的计算.     

新型加强型钢拱梁的性能分析及优化

通过有限元软件ANSYS,本文计算分析了在钢拱梁轴线平面内增加适当的撑杆和预应力索而形成的新型加强型钢拱梁结构的受力性能,并且分析了改变加强型钢拱梁两侧撑杆的相对长度对改善结构受力性能所起到的优化作用,显示了两个加强型钢拱梁在不同竖向荷载作用下结构应力和位移的变化规律。结果显示两加强型钢拱梁的刚度和承载力与普通大跨度钢拱梁相比均有很大的提高,改变两侧撑杆相对长度的加强型钢拱梁与原加强型钢拱梁相比受力更加合理。     

新型大跨索结构避难帐篷现场试验与数值模拟

基于现场试验,对实测风荷载作用下大跨度索结构避难帐篷的顶点位移进行测量,分析风速对顶点位移的影响,得出了实测风荷载与结构顶点位移之间的关系。应用ABAQUS有限元软件对风荷载作用下的大跨度索结构避难帐篷的顶点位移进行有限元计算,有限元计算结果与试验结果具有较好的一致性。通过降低脚手架材料的刚度,模拟不同刚度条件下结构的风载-位移响应;并模拟了雪荷载以及温度荷载作用下大跨度索结构避难帐篷的受力性能。研究结果表明:大跨度索结构避难帐篷的抗风、抗雪荷载性能以及温度荷载作用下的变形幅度均能达到安全使用要求。     

上虞游泳馆屋盖钢结构设计及关键支座有限元分析

上虞体育会展区游泳馆屋面钢结构工程采用了单曲倒三角空间桁架,主桁架一端近直角往下转折落于2层混凝土柱顶,竖向段近20 m形成落地桁架柱。柱底三管汇聚至楼面的支座处,导致支座顶板尺寸较大,形成有别于常规支座的异形抗震球型钢支座(固定铰)。主要介绍该结构设计的布置方案和受力特点,以及基于3D3S软件的结构静力分析以及抗震球型钢支座的设计分析、比较优化等,并重点对异形抗震球型钢支座进行了有限元分析。结果表明:当加载至设计荷载时,采用此类节点,可以满足设计要求。     

单向滑移支座节点受力性能研究

针对某索膜整体张拉结构环桁架支座,比较了采用固定支座与采用铰支座的两种计算模型的受力性能,分析表明采用铰支座的模型受力性能较好。确定支座形式后,提出了一种径向可滑、环向限位铰支座,对该支座节点的受力性能进行了考虑摩擦接触的有限元计算分析。计算表明:节点在设计荷载下整体处于弹性工作阶段,满足强度要求且具有一定的强度储备;2.2倍设计荷载下节点开始进入屈服阶段,在2.84倍设计荷载下由于塑性过大而发生破坏。关于摩擦系数对支座节点受力性能影响的研究表明:摩擦系数的增大显著降低了节点的受力性能。构件加工过程中应采取打磨、加聚四氟乙烯板等措施保证球面板与下盖板接触面的光滑,保证支座的转动性能,以充分发挥其承载能力。     

龙华文体中心体育馆钢屋盖结构设计

龙华文体中心体育馆屋盖水平跨度大,造型复杂,柱位分布不均。为使整体约束趋于均衡,对支承柱位进行了方案比选,优化减少了支承柱数量。为解决在恒载及温度荷载作用下的水平位移引起的支座力过大的问题,采用了可部分滑移的抗震球铰支座,并通过计算确定了合理的支座水平刚度。基于网架体型复杂大悬挑的特点,对结构进行了稳定性及抗连续倒塌分析。给大跨度幕墙提供侧向支撑,屋盖网架局部变为3层,增加与幕墙连接并适用网架受力的节点。采用有限元软件模拟分析了支座节点受力性能,验证支座节点在多向复杂受力状态下的安全性。为保证安全可靠,进行了结构上下部分整体模型的多软件对比。结构表明,在各种设计荷载作用下,屋盖结构满足规范要求。     

混凝土支承对大跨度空间网格结构力学性能影响及简化分析方法研究

迄今为止,国内外针对上部空间结构与下部支承结构协调工作的研究相对较少,采用固定支座、铰支座及滑动支座代替混凝土支承的处理方式无法准确反映结构的实际受力状态。通过对支承在约束方向上提供不同刚度的研究,提出考虑支承刚度的简化计算方法。分别将该简化计算方法、整体计算方法应用于深圳湾体育中心工程中,并与独立屋盖结构的计算结果进行对比,得出了三种计算方法在周期、振型、单元应力、杆件内力、结构位移及支座反力等方面的差异。研究表明:混凝土支承对大跨度空间网格结构模型的整体性能产生了显著影响,且整体结构计算模型的计算结果大多会偏于不利,因此有必要考虑空间结构与下部混凝土支承的协同工作。考虑支承刚度简化的计算模型的分析结果与整体结构计算模型吻合较好,有效地模拟了支承的弹性效应,并在约束方向上对空间结构提供了正确的刚度。     

大跨度预应力加强型钢拱的性能研究

预应力加强型钢拱是指根据大跨度钢拱承受竖向荷载时的内力及变形分布,在钢拱轴线平面内增加适当的撑杆和预应力索,以改善其受力性能、提高刚度和承载力的新型结构体系。运用有限元软件ANSYS,分析了预应力加强型钢拱在不同竖向荷载作用下以及施加不同初始预应力时应力和位移的变化规律,同时与普通大跨度钢拱进行了对比,结果显示预应力加强型钢拱具有很大的优越性,刚度和承载力都有很大的提高。     

某大型管桁架支座节点设计及有限元分析

大型管桁架结构由于其良好的受力性能多用于大跨度空间结构。其支座节点的设计非常关键。由于管桁架结构的支座一般考虑成铰接节点,所以如何有效地传递水平及竖向力并且释放掉弯矩是设计的重点。以某大型管桁架结构工程为背景,研究比较了各种支座节点形式,最终选用销轴节点,并且通过有限元软件ANSYS对节点进行实体有限元分析。有限元分析结果表明了支座节点设计的合理性,并且为销轴节点的设计计算提出一些建议。     

巨型钢结构隔震体系的数值分析与振动台试验研究

广东科学中心采用新型的大跨度空间钢框架结构,为确保在遭遇各种突发荷载,特别是地震、台风时结构保持良好的工作状态,保证室内人员和设施的安全,在该中心跨度最大的E区采用了基础隔震,隔震支座直接设置在巨型格构柱的柱脚。通过对结构基础隔震、非隔震两种形式的有限元模型的非线性动力分析和缩尺模型振动台试验研究基础隔震的减振效果,分析隔震支座的空间协调变形性能,评价隔震技术对结构动力性能的影响程度。研究表明,隔震设计显著改善了结构的动力性能,特别是对于复杂的空间不规则结构,更能修正结构的空间扭转性能;另外,由于巨型格构柱的刚度较大,柱下独立设置隔震支座对其空间协调变形没有明显的影响。广东科学中心E区隔震设计方法是合理的,是对大型空间结构抗震设计方法的有益探索。     

张弦空间结构的弹塑性极限承载力分析

张弦空间结构是一种性能优越、结构形式丰富、具有广阔应用发展空间的结构形式,近年来已在大跨度公共建筑中得到了广泛的应用.虽然对几种典型工程结构的静、动力性质及施工方面的研究取得了较多成果,但对这一类空间结构的极限承载力、极限状态发展过程的分析仍存在许多不足.为研究此类结构弹塑性极限状态发展过程的共性与特点,以3个体育馆屋盖张弦空间结构为研究对象,采用有限元方法对结构进行弹塑性极限承载力全过程分析,分析张弦空间结构的屈服机制、失效机制和滑动支座张弦结构的全过程反应特征,总结大跨度空间结构的内力重分布规律和荷载传递规律.分析表明,张弦空间结构的预应力索杆体系可有效提高结构的刚度和极限承载能力,张弦结构的极限承载力通常由强度控制;结构的空间几何形态是影响结构刚度和塑性发展过程的关键因素.此研究增进了对大跨度张弦结构空间工作性能的理解,有助于指导结构设计.     

预应力加强型钢拱梁及其改进结构的性能研究

加强型钢拱梁是根据结构在承受竖向荷载时的内力及变形图,在钢拱梁平面内增加适当的撑杆和加强型索,以改善其受力性能、提高刚度和承载力的新型结构体系.通过有限元软件AN SY S分析了加强型钢拱梁在不同竖向荷载作用下以及不同初始加强型时应力和位移的变化规律,并依据钢拱梁在全跨和半跨荷载作用下的受力特征对加强型钢拱梁进行了改进和有限元分析.结果表明能较大地提高结构的刚度和承载力,而改进后的加强型钢拱梁对于抵抗半跨荷载的刚度和承载力又有明显的改善.     

青岛北站拱脚支座节点的有限元分析

作为结构的重要传力构件,选择安全、实用的支座节点是结构设计的关键,为此对青岛北站的拱脚支座节点进行有限元分析。由于该节点复杂,目前对这种复杂的异形截面钢柱脚的承载力还未有明确的计算依据,因此采用ABAQUS对该柱脚受力性能进行分析。分析结果表明:青岛北站的拱脚支座节点的设计安全可靠,在各种荷载工况下可以安全有效地发挥作用,为同类大跨空间结构的支座节点设计提供了参考。     

轴压荷载下大型复杂钢结构球型铰支座剪切性能研究

钢结构球型铰支座在不同荷载组合作用下具有复杂的受力状态,为了研究支座的力学性能以及其对整体结构受力的影响,以广州白云国际机场T2航站楼大型支座为对象,对其在轴压荷载下的剪切性能进行了数值模拟分析及足尺模型试验研究。结果表明：应力及变形的试验曲线与数值模拟结果基本一致,且处于较低应力水平;支座水平位移与水平剪力之间基本呈线性关系,其剪切性能满足GB/T 17955—2009《桥梁球支座》和设计要求。在此基础上,根据试验及模拟结果,提出了在轴压荷载下的拟合支座剪切刚度模型,以用于整体结构的精细化受力分析。     

新型大跨度索结构避难帐篷现场试验与数值模拟

基于现场试验,对实测风荷载作用下索结构避难帐篷的顶点位移进行了数据测量.通过试验结果分析了风速对顶点位移的影响,得出了实测风荷载与结构顶点位移之间的变化关系.并采用ABAQUS有限元软件对大跨度索结构避难帐篷进行了有限元模拟,证明了有限元结果与试验结果有较好的一致性.在此模型基础上通过降低脚手架材料的刚度,模拟不同刚度条件下结构的风载-位移响应,同时模拟了雪荷载作用下的受力性能.研究结果表明:大跨度索结构避难帐篷的抗风以及抗雪荷载性能均达到设计使用要求.     

考虑支座水平刚度的局部双层柱面网壳静力特性分析

大跨空间结构中广泛采用的柱支撑侧向水平刚度并非理想无限大.为进一步研究局部双层柱面网壳结构在不同支座条件下的受力特性,采用有限元分析方法以9组支座水平刚度、4个矢跨比为变量,总结结构受力性能随支座水平刚度、矢跨比的变化规律,为实际的工程应用提供有益的借鉴.     

江阴国际会展中心大跨度屋盖设计

江阴国际会展中心主屋盖为大跨度空间管桁架,该桁架下部支撑于混凝土柱上,支座的约束形式、下部结构布置及抗侧刚度对结构的受力情况有很大影响。对支座刚度进行模拟,建立包括下部相关结构的总体拼装分析模型。考虑大跨度屋盖在温度、地震、风等荷载作用下产生的水平力,选择适当的支座形式,释放水平力,可以有效减小下部混凝土结构的截面。     

某屋面折型连板结构受力分析及设计

文章针对某不规则弱连接折型钢连板结构,合理布置并设计隔震支座,利用大震等效弹性分析方法,完成结构在罕遇地震下的变形验算。而后单独对钢连板结构,采用有板单元和与无板两种模型分析结构在竖向荷载下的受力差异,探究差异形成的主要原因,并提出设计建议。针对折型梁(桁架)弯折处等位置,采用有限元分析指导构造设计。通过以上工作实现折型钢连板结构的安全设计。