张弦桁架面外支撑设置研究

设置面外支撑是提高张弦桁架面外稳定性的有效措施之一。以某实际张弦桁架工程为背景,采用线性屈曲法对该结构进行面外稳定性分析,研究了支座边界条件、弦杆局部失稳、面外支撑布置对结构稳定承载力的影响。研究结果表明,约束张弦桁架支座处截面扭转是必要的;当支撑系统刚度较大时,弦杆局部失稳将大幅降低结构稳定承载力;面外支撑布置方式的改变影响结构的失稳模式,该文的结论可为类似工程的面外支撑系统设计优化提供参考,并为后续结构的非线性稳定分析提供依据。     

铰接式斜撑平面桁架拱的平面外弹性屈曲性能

对设置连续和不连续斜撑的平面桁架拱的平面外弹性屈曲性能进行研究。首先,研究连续斜撑平面桁架拱,得到一个理论上的平面外弹性屈曲荷载的封闭解。通过有限元法分别研究不连续支撑平面桁架拱的两个重要参数——斜撑阈值刚度和相邻支撑间一段拱的平面外弹性屈曲荷载。此外,有限元结果显示,如果平面桁架拱由在腹杆与弦杆间使用相贯节点制作而成且受上弦杆约束,那么受刚度不足的影响,下弦杆的外平面屈曲可以完全避免平面桁架拱产生外平面屈曲,之后桁架拱会完全受上弦杆所约束。     

某采光顶及幕墙支承结构设计

对某工程入口采光顶及幕墙支承结构的设计进行了深入探讨.由于建筑造型的要求,该采光顶张弦桁架与一般张弦桁架有很大区别,为了保证桁架的整体稳定,需要在上弦杆设置面外撑杆、竖腹杆与上弦杆刚接且要求竖腹杆截面的面外抗弯刚度大于面内刚度.此外,由于入口幕墙风荷载主要由采光顶边梁来承担,且该梁跨度达到36m,采用箱型宽扁梁截面可以满足其强度和变形要求.最后,由于下弦杆张拉力较大且竖腹杆与上弦杆刚接,必须设计合理的张拉施工方案,以保证结构安全.     

大跨度斜拉立体桁架的极限承载力及影响因素分析

本文针对常用的斜拉立体桁架两塔柱三跨结构形式,基于UL列式,采用混合有限元,分别按空间（面外自由）和平面（面外自由度约束）两种模型,进行了线性、几何非线性、材料非线性以及同时考虑两种非线性的屈曲分析和比较,得出了结构的极限承载力。研究表明,空间模型比平面模型的安全因子低。线性屈曲和只考虑几何非线性屈曲两种模型的安全因子差别较大,而考虑材料非线性和双重非线性两种模型的安全因子比较接近。几何非线性对斜拉立体桁架的极限承载力影响较小,其结构极限承载力主要由材料非线性控制。立体桁架的塑性部位出现在塔柱附近的腹杆和弦杆,以及跨中附近的弦杆以及拉索附近的弦杆。此外,探讨了塔高、桁架高度、索距以及拉索刚度对结构极限承载力的影响,其中索距对结构的极限承载力影响最大。     

某大跨度钢桁架结构的选型与屈曲分析

以某跨度110m的输送压缩空气管道工程为背景,进行了大跨度钢桁架结构的杆件截面、空间几何形状、支座形式等结构要素的选型,论述了采用四边形立体方管钢桁架结构能够较好地满足设计要求。对结构进行了线性屈曲分析和考虑初始缺陷的几何非线性屈曲分析,结果表明:本工程四边形立体管桁架结构的整体稳定性能良好,增大桁架结构的宽高比、提高支座的约束刚度以及增加横截面的抗扭转能力均能够提高结构的线性屈曲因子;钢桁架结构发生非线性屈曲时的临界荷载相对于线性屈曲有较大幅度的降低。     

Warren型平面钢管桁架受压弦杆的面外稳定承载力

受压弦杆面外失稳是Warren型平面钢管桁架面外失稳的主要形式,其受力状态可以简化为支撑弹簧压杆。确定腹杆提供的支撑弹簧刚度是计算压杆面外稳定承载力的必要条件。考虑节点面外转动刚度的影响,推导了腹杆对弦杆支撑弹簧刚度计算公式。对4~15跨的支撑弹簧压杆建立了相应的标准化屈曲计算模型,进行有限元屈曲分析,得到不同跨数压杆的弹簧刚度与面外稳定承载力的数值关系表,通过计算支撑弹簧刚度可以方便地查表得到不同跨数Warren型平面钢管桁架受压弦杆的面外稳定承载力。通过数值算例比较,查表法简便可行,可以在实际工程设计中参考应用。     

梅江会展中心张弦桁架抗连续倒塌分析

通过对天津梅江会展中心张弦桁架移除关键构件后的残余结构的承载力分析,得到张弦结构的支座、边索和边跨桁架支座处下弦杆等关键构件的破坏对结构承载力影响最大;为了模拟杆件失效前静力荷载产生的初始变形对结构连续倒塌的影响,采用考虑初始变形的全动力等效荷载瞬时卸载法模拟杆件失效。对支座、边索和边跨桁架支座处下弦杆失效进行连续倒塌动力分析,研究了纵向联系桁架对张弦结构抗连续倒塌的作用,得到平面张弦桁架通过纵向联系桁架组装成一整体,其整体性随着纵向联系构件抗弯刚度的增大而提高,共同作用效果明显。在此基础上,利用山墙的抗风柱,将边跨张弦桁架改变为多支点支承的普通桁架,设计时该抗风柱不仅承担水平风荷载,还承担竖向荷载,从而提高结构的抗连续倒塌能力。并根据该工程的特点提出集桁架支座、张拉端（锚固端）和桁架下弦管于一体的铸钢节点构造,不仅满足建筑要求,还使得该处节点承载力大大加强,可供相关工程参考。     

斜拉立体桁架一塔柱两跨结构体系的极限承载力分析

对斜拉立体桁架常用的一塔柱两跨结构体系,基于UL列式,采用混合有限元,分别按空间(面外自由)和平面(面外自由度约束)两种模型,进行了线性、几何非线性、材料非线性以及同时考虑两种非线性屈曲分析,得出结构的极限承载力。研究表明,空间模型比平面模型的安全因子低。线性屈曲和只考虑几何非线性屈曲两种模型的安全因子差别较大,而考虑材料非线性和双重非线性两种模型的安全因子比较接近。几何非线性对斜拉立体桁架的极限承载力影响较小,其结构极限承载力主要由材料非线性控制。立体桁架的塑性部位出现在距塔柱(5/8～3/4)主跨附近的弦杆、塔柱附近弦杆以及靠近塔柱拉索附近的弦杆。此外,探讨了塔高、桁架高度、索距以及拉索刚度对结构极限承载力的影响,其中索距对结构的极限承载力影响最大。     

某连体钢桁架设计

结合工程实例,对连体钢桁架的设计进行了计算分析,指出球铰支座方案通过施工释放下弦杆轴力,满足了自重荷载与风荷载、地震作用对连体桁架的不同要求;单索幕墙变形对边界要求较高,需真实考虑其刚度并保证其有足够的刚度;单桥竖向振动舒适度难以满足规范要求,可通过悬挂于刚度较大的屋顶桁架给予解决。     

大跨度空间张弦桁架结构抗连续倒塌性能研究

大跨度空间张弦桁架结构在局部初始破坏下的传力模式和倒塌机理应深入研究。基于验证后的有限元模型,分别对拉索、柱、支座下弦杆失效下张弦桁架结构的抗连续倒塌性能进行研究,在此基础上给出提升此类结构抗连续倒塌性能的具体措施。研究结果表明:单榀张弦桁架传力路径单一,拉索和支座处下弦杆的失效会导致结构发生连续倒塌。由于纵向联系桁架的支撑作用,相邻榀张弦桁架参与工作,空间张弦桁架结构的最大应力及位移较单榀时大大减小,空间效应显著,在拉索、柱、支座下弦杆失效时均未发生完全倒塌。基于大跨度空间张弦桁架结构的抗倒塌模式,加强张弦桁架和纵向联系桁架交叉区域的弦杆及支座处腹杆、将单索换为双索能够有效提升大跨度空间张弦桁架结构的抗连续倒塌性能。     

T形节点多尺度模型的有限元分析

由于现有的国内外规范对于方支管-H型钢弦杆T形节点中弦杆翼缘屈曲考虑欠缺,从而引起了相关设计人士的重视。基于阿布扎比国际机场中拱桁架的多尺度模型,对桁架中方支管-H型钢弦杆T形节点的弦杆屈曲进行了有限元分析。研究表明:弦杆上远离与方管焊接处一侧的翼缘趋向于受压应力作用,更容易发生屈曲。当压应力较大时,该侧翼缘的屈曲呈现波浪型。对拱桁架中的方支管-H型钢弦杆T形节点的弦杆局部屈曲进行设计时,根据弦杆上远离与方管交接处一侧的翼缘的屈曲形态来布置加劲肋是比较合理的选择。     

长沙梅岭公园跨龙王港河步行桥结构设计北大核心CSCD

长沙梅岭公园跨龙王港河步行桥形同中国结,主体结构采用随桥形同步变化的钢结构桁架体系,结构受力主次分明,传力明确。介绍了穿插交错处设置水平通道的结构实现方式、半穿式桥梁桁架结构上弦杆平面外计算长度的计算方法及步行桥施工安装顺序。针对此结构体系,进行了模态分析、弹性屈曲分析和施工阶段分析。结果表明,在主次桥体间采取增加上下拉结杆件,能加强整体结构竖向振动特性和增大竖向刚度,本结构整体稳定性能和施工安装顺序均能满足设计要求。     

长沙梅岭公园跨龙王港河步行桥结构设计

长沙梅岭公园跨龙王港河步行桥形同中国结,主体结构采用随桥形同步变化的钢结构桁架体系,结构受力主次分明,传力明确。介绍了穿插交错处设置水平通道的结构实现方式、半穿式桥梁桁架结构上弦杆平面外计算长度的计算方法及步行桥施工安装顺序。针对此结构体系,进行了模态分析、弹性屈曲分析和施工阶段分析。结果表明,在主次桥体间采取增加上下拉结杆件,能加强整体结构竖向振动特性和增大竖向刚度,本结构整体稳定性能和施工安装顺序均能满足设计要求。     

钢桁架屋盖结构抗火设计实用方法

钢桁架结构作为大空间建筑屋盖结构常用的形式之一,其火灾下的承载能力对于保证大空间建筑屋盖结构在规定耐火极限内的安全性至关重要。采用有限元数值分析方法和结构力学理论分析,对桁架屋盖在多参数影响下的抗火性能进行了研究,发现平面外支座约束条件、火源位置及结构荷载比是影响钢桁架结构抗火承载力的关键因素;桁架屋盖体系中的支撑构件在火灾下失效会使桁架平面外支座约束方式产生变化,从而影响上弦杆件平面外抗火承载力;基于整体结构受火性能,提出了钢桁架屋盖抗火设计实用方法,该方法有助于明确临界温度法或承载力法中相关参量的取值,为基于计算评价桁架屋盖结构在大空间建筑火灾下的抗火性能提供科学的依据。     

三层混合型空腹桁架在连体结构中的应用

采用混合型三层空腹钢桁架作为某连体的主要承力结构,整体建模分析了其静力、动力特性,指出支座节间加设斜腹杆可以大大提高空腹桁架的竖向刚度。三层空腹桁架的整体弯矩转化成为上下弦杆的轴向力,而中间层弦杆处于中和轴位置,仅承受本层的局部弯矩作用。动力特性分析表明,混合型三层空腹桁架竖向振动频率大于3Hz,满足舒适度的要求。工程处于6度抗震设防地区,地震作用对桁架构件截面不起控制作用。     

某大跨复合桁架连廊结构设计分析

成都某会所结构由混凝土地下室、混凝土塔楼、塔楼之间32m跨度钢结构桁架连廊以及连廊上部12.3m跨度钢结构网壳组成。通过建立包含混凝土结构和钢结构的整体模型,对结构承载能力和稳定性进行了全面分析,其中着重分析了连廊桁架上弦杆的平面外计算长度、钢结构连廊的温度效应、钢结构连廊的舒适度问题;并且根据分析结果,进行有针对性的加强和处理。计算结果表明,本工程连廊桁架上弦杆的平面外计算长度系数约为2;桁架连廊的温度效应较大,且连廊上是否建立混凝土楼板对温度效应有较大影响;另外,此连廊舒适度符合《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)的要求。     

大庆站房跨层重载桁架稳定承载力研究

大庆西站平面桁架结构跨越两层楼面,结构高度大,承载大,杆件与杆件之间采用刚性连接交织成网状,缺乏有效面外支撑,结构受力非常复杂,存在失稳破坏的风险。为研究大庆西站跨层重载平面桁架的整体稳定性,基于子结构分析法和大位移控制算法对跨层平面桁架结构的非线性稳定承载力进行分析,明确该平面桁架结构的失稳模式和稳定承载力,对结构的整体安全性进行评价。研究表明:跨层桁架的失稳模式表现为半波形面外鼓曲,桁架失稳后表现出"屈曲后不稳定"特性;非线性稳定分析得到的整体稳定系数均大于2,满足规范稳定承载力的要求。     

昆明某大跨连体天幕钢结构设计

昆明某连体天幕为高烈度区连接超高层塔楼及商业裙房的大跨度连体钢桁架,其中塔楼采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系,商业裙房采用钢筋混凝土框架结构体系。对连体桁架与主体结构不同连接方式进行了对比,发现采用摩擦摆滑动支座进行连接可显著减小对塔楼相关构件内力的影响。对结构进行了弹性分析和非线性屈曲稳定分析,对关键节点采用性能化分析方法。同时,通过大震弹塑性分析,支座最大滑动量满足其性能要求,并针对结构薄弱环节进行加强。对关键节点进行了有限元分析,验证了节点的可靠性,计算结果均满足结构安全性要求。     

乌鲁木齐奥体中心田径馆结构设计

乌鲁木齐奥体中心田径馆主体结构采用现浇钢筋混凝土框架结构,屋盖为大跨度钢结构,最大跨度75.6m.通过框架结构的支撑布置方案比选,确定了支撑的形式和位置,并对大跨度屋盖进行了结构选型.对张弦立体桁架进行了静力分析和线性屈曲分析,采用Newton-Raphson方法进行几何非线性整体稳定分析,并对钢结构支座处的铸钢节点和销轴节点进行了复核验算.结果表明:BRB能有效控制结构的扭转效应;在满足内部装修要求的前提下,张弦立体桁架结构经济性更好;张弦立体桁架、高强度索和撑杆的应力及位移均在合理范围,结构的整体稳定系数能满足规范要求;铸钢节点和销轴节点能满足主体钢结构的受力构造要求.     

萧山国际机场二期航站楼桁架制作拼装技术

杭州萧山国际机场二期项目一阶段国际航站楼屋盖钢结构为桁架结构,从工程结构分析,钢构件加工制作类型包括:屋盖主桁架(桁架上、下弦杆为焊接型曲梁)、次桁架、支座节点、斜撑(各类钢管)等。重点介绍了大跨度钢桁架的三维数字化建模、数控下料、六维钢管相贯面切割、制作的特点、难点,及其关键控制技术等。同时指出桁架拼装方法、工厂预拼装方式以及质量控制措施。不仅提高了主次桁架尺寸的准确性,还保证了工期。