拉索式预应力平行弦钢桁架优化设计与方案讨论

基于拉索式平面预应力钢桁架的计算模型 ,建立了拉索式平面预应力钢桁架优化设计方法。利用该方法分别对工程中常见的三种不同的拉索式预应力平行弦钢桁架进行了优化分析 ,并对结构方案进行了比较。在此基础上 ,通过大量计算进一步讨论了这种结构的整体刚度条件、外荷载与钢索预拉力、所需钢索截面面积及总用钢量等因素间的内在关系 (由一组曲线表示 ) ,为拉索式预应力钢桁架结构方案的选取和设计提供了一种新的途径     

多拱联合受力结构体系的研究与应用北大核心CSCD

新疆哈密市民服务中心采用一种多拱联合受力结构体系,该结构体系由主拱、次拱、水平卧拱、水平桁架、腰桁架及预应力拉梁等组成,其中主拱部分采用非对称拱结构。通过MIDAS Gen软件分别对单主拱、带腰桁架的单主拱、带次拱的双主拱、带次拱及腰桁架的双主拱进行稳定性分析对比,并对三种侧翼抗侧力方案进行力学性能及经济性分析对比,以及对卧拱刚度与结构侧向刚度的关系进行研究,同时进行了整体分析和吊杆作用分析。结果表明,采用多拱联合受力结构体系有利于提高结构的承载力、稳定性以及受力的合理性,在一定程度上实现了结构自平衡、自稳定;在主拱左右两侧采用不同截面的桁架杆件及在轴力较大的拱脚处设置钢管混凝土弦杆的措施可有效提高主拱的安全性和经济性;水平卧拱可有效抵抗大跨度斜面结构的支座推力、水平风压力和温度应力;吊杆的设置对减小腰桁架的竖向位移和杆件内力有显著作用,并可为腰桁架提供杆件截面优化的空间;在设计中需考虑温度影响。     

俄罗斯远东联邦大学学生中心入口幕墙支承结构选型分析

在满足建筑设计要求和工程经济性要求的基础上,进行了俄罗斯远东联邦大学学生中心入口幕墙拉索桁架的选型,并利用大型通用有限元分析软件对其最终方案进行了整体的分析。计算结果表明:温度荷载对结构的影响不仅包含由于温度变化直接产生的温度变形和温度应力,还应该考虑由于温度变化引起的预应力变化产生的二次结构影响。另外,钢桁架结构的刚度和拉索的内力是互相影响的,因此必须建立整体模型综合考虑钢结构和拉索桁架在各荷载工况组合下的共同作用。最终,所选用的结构体系的应力水平和位移情况均能满足设计要求。     

俄罗斯远东联邦大学学生中心入口幕墙支承结构选型分析

在满足建筑设计要求和工程经济性要求的基础上,进行了俄罗斯远东联邦大学学生中心入口幕墙拉索桁架的选型,并利用大型通用有限元分析软件对其最终方案进行了整体的分析。计算结果表明:温度荷载对结构的影响不仅包含由于温度变化直接产生的温度变形和温度应力,还应该考虑由于温度变化引起的预应力变化产生的二次结构影响。另外,钢桁架结构的刚度和拉索的内力是互相影响的,因此必须建立整体模型综合考虑钢结构和拉索桁架在各荷载工况组合下的共同作用。最终,所选用的结构体系的应力水平和位移情况均能满足设计要求。     

某工程单向张弦梁屋盖结构设计的改进探讨

某工程单向张弦梁钢屋盖结构的预应力拉索截面较大,安全系数偏高;预应力拉索交于格构式拱下弦,传力偏心;支座采用超大型铸钢节点,加工制造复杂;屋盖满布水平交叉支撑,使结构用钢量偏大.针对这些问题,本文进行两种计算模型的分析比较,结果表明,拉索交汇于格构式拱端部形心,可显著改善杆件受力性能,减少支座尺寸和重量.最后提出了设计改进建议,以供类似工程结构设计时参考.     

三门金鳞体育中心主体育场罩棚抗风设计

三门金鳞体育中心地处海湾,风荷载很大。主体育场东西看台上的两片屋盖钢罩棚关于东西和南北都对称,采用四管桁架悬挑结构体系。为了抵抗风吸力下的向上变形,共设置八道斜拉索。计算索结构时必须考虑几何非线性的影响,这将增加结构计算分析的难度、降低计算速度。设计开始阶段用拉杆代替拉索,建立两个等效计算模型:无索风压模型和拉杆风吸模型,初步确定杆件大小;根据拉杆风吸模型中拉杆的内力选择拉索大小;然后建立带拉索的真实模型进行复核,并分析整体结构的强度和稳定性。同时利用拆除构件法进行风荷载下拉索断裂后屋盖钢结构的防连续倒塌验算。分析结果表明,该结构是安全的,能够满足较大风压下承载能力和正常使用的要求。即使中间2根拉索在最大设计风荷载下发生断裂,也并不会引起体育场钢罩棚的倒塌。     

济南东站落地拱屋盖结构体系研究

新建济南东站屋盖为复杂双曲面落地拱结构体系,最大跨度为156m,刷新了中国高铁客站的结构跨度。详细介绍了该屋盖的结构布置、荷载作用、设防目标、构件截面以及体系特点,分析了结构的静力特性、动力特性以及整体稳定性,对拱脚预应力拉索、基础刚度、屋盖纵向刚度、节点设计等关键技术进行了研究。研究结果表明:结构体系传力明确合理,主桁架拱以轴力为主,弯矩效应较小。温度对结构的变形影响较大,施工阶段极限温差对结构的影响较小。自振模态分析和屈曲分析表明结构的整体刚度和稳定性较好。拱脚拉索方案很好地解决了拱脚水平推力的问题,关键节点设计解决了受力复杂、汇交杆件较多的情况以及夹角较小的情况,实现了建筑构想,该研究对以后高铁客站的设计具有很好的借鉴意义。     

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。     

大跨度煤场封闭结构预应力体系研究

针对顶部曲线较平缓的大跨度拱形钢结构,通过设置可抵抗拱方向荷载的张弦索和可抵抗反拱方向风吸力的斜索,形成了预应力张弦索-斜索钢桁架结构体系,同时改善了拱形结构体系在不同方向荷载作用下的受力性能。采用有限元分析与实际工程设计相结合方式,以西来峰煤化工分公司焦化厂二期储煤场封闭项目为例,对非预应力钢桁架结构体系、预应力张弦钢桁架结构体系、预应力张弦索-斜索钢桁架结构体系方案进行了体系选型研究。对上述3种结构体系的支座反力、主拱桁架弦杆轴力、结构竖向变形等方面进行对比分析,证明了张弦索-斜索钢桁架结构体系的优越性,同时针对预应力张弦索-斜索钢桁架结构体系进行了布索方案分析,分析改变张弦索和斜索锚固端位置对结构弦杆受力及变形的影响,得出了张弦索布索范围覆盖拱架上弦受压区、锚固端位置接近拱架曲率最大处时,斜索上锚固端在拱架跨度的35%~40%位置时,对结构最有利;另外对张弦索、斜索的初拉力取值进行了方案比选,得到了拉索初拉力取值对结构杆件内力的影响规律,确定了张弦索、斜索初拉力取值均为1000kN较为合理。     

大跨度平面预应力钢桁架优化分析与方案比较

通过对 72m和 90m两种跨度的平面预应力钢桁架进行优化分析 ,对不同结构方案进行了讨论 ,并基于大量的计算结果 ,分析了拉索式平面预应力钢桁架的布索形式、钢索预应力、外荷载、高跨比 (桁架高度 )等因素与结构用钢量、最大挠度比的关系 ,并得到了一组特征曲线。最后 ,还分析比较了不同结构方案的用钢量与所需要的桁架杆件最大截面面积     

2008奥运会羽毛球馆新型弦支穹顶预应力大跨度钢结构设计研究

2008奥运会羽毛球馆屋盖钢结构采用弦支穹顶结构体系,由上弦单层网壳、下弦环索与径向拉杆、竖向撑杆组成。在设计中建立屋盖钢结构和下部看台结构整体有限元计算模型进行结构分析。在综合考虑工程的重要性、结构几何力学特点、预应力损失、施工缺陷等多种因素的基础上,对恒荷载、活荷载、雪荷载、风荷载、温度作用、地震作用等工况进行组合,分别进行结构施工阶段及结构使用阶段的内力、变形和体系稳定分析。在大量计算和分析基础上,对结构几何体系和构件进行了优化设计。在设计中运用单元逐次激活技术,模拟预应力张拉施工过程,并考虑施工临时脚手架刚度的影响进行施工模拟分析。对于索撑节点采用三维实体有限元分析方法,运用接触分析技术,计算索撑节点预应力摩擦损失,并结合施工监测,确定预应力损失值;采用非线性弹簧系统,模拟索撑节点预应力损失并研究了其对整体结构的影响。     

考虑预应力实施过程的预应力钢结构全过程优化设计

分析预应力实施过程对优化设计结果的影响,探讨预应力钢结构的全过程优化设计概念。在对预应力实施过程进行统一描述的基础上,建立预应力钢结构的全过程优化设计数学模型,并从索初始形变的角度出发,基于预应力钢结构的施工力学分析理论,探讨全过程分析的优化模型约束条件计算方法。最后,依据分级优化思想,将优化模型中的设计变量分为若干层次,构建优化模型求解的三级优化方法。算例结果表明,全过程优化设计方法具有较高的效率与良好的稳定性,能够考虑不同的预应力实施过程对优化结果的影响。如给定各次预应力阶段的张拉批次顺序,可同时输出相应的预应力阶段张拉控制力方案,从而实现结构设计方案与预应力实施方案的整体优化。     

钢结构教学中学生自学能力的培养

由于钢结构专业知识更新周期不断缩短,再加上钢结构课程学时的限制,不可能让学生在校期间学完并掌握所有的专业知识,因此,在教学过程中培养学生的自学能力显得尤其重要。从教学内容的安排、教学方法的设计、支持服务体系的建立等方面,探讨了如何在钢结构课程教学中增强学生的自学意识、培养学生的自学能力。     

由典型火灾论钢结构建筑防火与抗火设计

从两起钢结构火灾案例入手，以钢结构力学、耐火性实验为依据，对这两起典型钢结构火灾案例进行了分析解剖。并结合实践，从钢结构建筑火灾模型建立、主要受力构件外敷非燃材料，受力构件的结构加固，建筑防火设计等几方面阐述了钢结构的抗火设计思路，对大空间钢结构消防设计发展趋势进行了探讨。     

轻钢门式刚架结构的设计要点

近些年,由于轻钢门式刚架结构具有结构性能好、节能、环保等优点,在我国工程的建设中应用较为广泛。首先分析轻钢门式刚架结构的主要形式及典型优势,并重点探讨轻钢门式刚架结构设计的要点。     

轻型钢结构加层设计探讨

在原建筑物上采用轻型钢结构加层时,不只进行轻型钢结构本身的设计,还应考虑因加层所引起的原建筑物构件内力变化以及使用功能变化。论述了加层轻型钢结构中需对屋顶板、承重结构、地基及基础、抗震设计、消防通道、消防设施及施工荷载等进行校核;同时对原建筑物结构现状评估、履行建筑设计审批程序、设计任务委托等问题提出建议。     

钢结构住宅设计的几点总结

从设计角度分析钢结构住宅体系的特点 ,介绍异型钢柱住宅项目的设计思路。针对框架结构采用不同阻尼比、基础方案等问题进行数据对比分析 ,总结设计中常见问题和注意事项 ,对设计标准提出不同意见     

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 ,可供其他工程参考     

高层装配式斜支撑钢框架结构设计研究

针对远大S30工程的高层装配式斜支撑钢框架结构体系,分别采用振型分解反应谱法和线性时程分析法对整体结构进行有限元分析,得到了结构在多遇地震作用下的内力和位移响应。进行了结构整体的弹性设计,总结了该结构体系的设计方法。按规范对柱与柱座法兰连接的承载力进行了计算,并通过有限元分析和试验研究进行了节点强度和刚度的分析与验证。对梁柱节点进行了试验,研究其刚度变化规律,提出了采用弹簧单元在整体结构中建立节点简化分析模型的方法。研究结果表明：该体系中轻型钢楼梯对整体刚度的影响可以忽略,计算时可不建模分析;结构抗震性能满足现行规范要求,结构侧向变形曲线介于框架结构和剪力墙结构变形曲线之间;斜支撑降低了节点区的应力,增大了结构体系刚度,起到了减小柱计算长度、增强梁柱节点和柱与柱座连接的作用;柱与柱座法兰连接设计既满足设计强度要求,又实现了柱的刚性连接,保证了柱承载力和刚度的连续性。     

南宁国际会展中心旋转双曲面网壳钢结构穹顶设计

南宁国际会展中心是南宁市的标志性建筑。位于入口多功能大厅上空的穹顶是整个建筑的焦点。该穹顶为旋转双曲面网壳钢结构 ,内外均采用PTFE张拉膜封闭 ,造型独特。介绍该结构形式、结构分析和计算以及结构设计情况。