我国大跨度空间结构工程实例

鸟巢形网架结构：由德士赫尔佐格一德梅隆建筑事务所与中国建筑设计研究院联合提出的鸟巢形国家体育场是2008年北京奥运会的中标方案,其屋盖主体结构实际上是由两向不规则斜交的平面桁架系组成约为340m×290m椭圆平面网架结构,网架外形呈微弯双曲抛物面形,周边支承在不等高的24根立体桁架柱上,每榀平面桁架约为140m×70m长椭圆内环相切或接近相切,在长椭圆孔内环上设置两片双层微弯柱面网壳,可分别延长轴两个方向移动,从而可构成全天候开放或屋盖结构。     

环向折线形圆形平面网架的受力特性、简捷分析法与实用算表

环向折线形圆形平面网架是矩形平面单向折线形网架在圆形、圆环形建筑平面中的推广应用.通过结构构形研究和机动分析,论证了环向折线形圆形平面网架的基本结构体系是一种静定的空间桁架结构,提出了在轴对称荷载下基本结构体系的简化计算模型及其简捷分析法,推导求得了网架杆件内力的递推计算公式.为考虑与下部支承结构的协同工作,给出了弹性支承时的分析方法.对基本结构体系增设若干道环向杆件,可形成环向折线形圆形平面网架的加强结构体系,可提高结构的刚度、改善受力特性,根据相应的简化计算模型也可方便求得网架的杆件内力和节点位移.为方便工程设计应用,在常用轴对称荷载作用下,选取若干结构参数编制了环向折线形圆形平面网架基本结构体系的杆件内力实用算表.文中附有算例二则.     

我国首次采用的空间结构新形式

<正>2007年建成的北京奥运会"水立方"游泳馆采用由14面体、12面体棱边及与多面体切割线组成的多面体空间刚架结构,墙面和屋面的平均用钢指标为100kg/m2。2008年建成的北京奥运"鸟巢"体育场采用椭圆形平面290m×340m,由平面桁架系与内环相切布置的两向交叉(微弯型)网架,支承在24根立体     

网架-平板组合结构的简化计算法(上)

本文研究并提出了网架-平板组合结构的简化分析方法。这种分析方法是将组合结构的平板部分,根据各种不同形式的网架折算为四组或三组平面交叉杆系,从而使这种比较复杂的组合结构转化为一个等代空间铰接杆系结构,由一般空间桁架位移法直接进行计算。文中详细地讨论了两向正交类网架、两向斜交类网架、三向类网架及蜂窝形三角锥网架等各种网架-平板组合结构的具体计算方法,并给出了相应的等代杆系刚度和板中内力的计算公式,并且附有算例。     

宝石群单层折面网壳构形研究和简化杆系计算模型

深圳大运会体育馆、体育场的主体结构是由三角形网格组成,其外形如宝石群,为单层折面空间网壳结构.通过构形研究和机动分析,论证了宝石群单层折面网壳是一种满足几何不变性基本要求的静定空间桁架结构.通过研究圆形平面的宝石群单层折面网壳,提出了简化杆系计算模型及其计算方法,可精确求得网壳结构的内力和位移.在基本结构体系基础上,增...     

钢筋混凝土预应力空腹网架应力应变模拟试验与理论分析

混凝土空腹网架结构是一种新型的平板型网架结构，为高次超静定结构，且超静定次数较高，与空间铰接桁架系空间杆单元集成不同，空腹网架由梁柱单元集成，一般由两向布置的空腹桁架通过正交形式构成，对异形平面的空腹网架，如圆形、六边形，可采用三向斜交（彼此夹角为60°）空腹桁架集成，钢筋混凝土空腹桁架由上、下弦杆及竖腹杆通过刚性连接而成，空腹桁架杆件截面，一般采用矩形。     

多跨连续网架悬挂吊车后杆件内力的计算

一、前言在多跨连续网架下悬挂吊车时,网架杆件的内力计算是一个有待于探讨的问题。网架空间刚度大,稳定性好,因而比平面桁架更适应集中荷载的作用。但由于其节点及杆件数量多,是高次超静定结构,在悬挂吊车荷载作用下,要准确地求出网架每根杆件在最不利荷载组合下的内力值是很困难的。国内有些单位已编制出能进行内力组合的计算程序,但由于机器容量关系,很难满足多跨连续网架在悬挂吊车作用下内力计算的需要。在唐山齿轮厂联合厂房网架屋盖设计中,为满足工程急需,我们采用了近似的简化计算。现介绍如下。二、工程概况唐山齿轮厂联合厂房为机械加工厂房,分高、低跨两部分。低跨部分屋盖采用了多跨连续正放抽空四角锥,其平面尺寸为156×84m,由伸缩缝分     

圆孔鸟巢形网架结构的分析

基于铁摩辛柯梁理论,采用连续化数学模型和角度位移法,对鸟巢形网架结构的内力和变形进行分析,提出了简化计算方法。算例分析结果表明,提出的计算方法概念清楚,计算简单,结果精确度较高。     

南京体育学院体育馆工程钢桁网架组合结构77m预应力主桁架施工技术

1 工程概况 南京体育学院体育馆系平面尺寸为62.00×85.22m的椭圆形建筑,其屋盖是国内唯一采用钢桁网架组合的新颖结构,由两榀77.68×6.00×6.6m的钢管组合式三角形主桁架上搁置次桁架,再支承在八根直径为1.4m独立的混凝土柱顶上。主桁架无缝钢管和钢节点板均为3~#钢,采用相贯焊接节点和双面弧形压板支座;次桁架为大网架螺栓球片或组合网架,均为16Mn钢材料,板式橡胶支座;两者加系杆、支撑等组成桁网架结构。     

六边形平面蜂窝形三角锥网架的机动分析、受力特性和计算用表

本文对六边形平面蜂窝形三角锥网架的机动分析、受力特性、内力和挠度的分布规律、边界条件的影响等问题作了系统和深入的研究。对于周边支承的网架，采用下弦内力法编制了内力、挠度计算用表，以供工程设计计算时直接应用。文中附有工程算例。     

肋环型索穹顶初始预应力分布的快速计算法

肋环型索穹顶是美国工程师Geigcr根据Fuller的张拉整体结构思想开发的一种新型预张力结构，并最早应用在汉城奥运会的体操馆和击剑馆。考虑到该结构是一种轴对称结构，本文提出了确定初始预应力分布的快速计算法．该法从平面径向桁架节点平衡关系入手，推导了不设和设有内拉环的肋环型索穹顶预应力杆内力一般性的计算公式。对特定参数的索穹顶结构还给出了内力计算用表。通过本文提供的分析方法、计算公式和内力计算用表，可方便快速地确定肋环型索穹顶结构的初始预应力分布，为该类结构的进一步设计和力学性能分析提供基础。     

杆件撤除对空间网格结构影响的实用计算法

基于矩阵位移法，本文提出了用于分析杆件撤除对空间网格结构影响的简化方法。与以往不同，本法仅将杆件撤除现为在原结构上增加荷载工况，因此无需重建总体刚度矩阵，即可用于分析杆件撤除对结构的影响。本法的计算速度比矩阵位移法加快平方信。算例表明，两种方法的计算结果一致。     

杆件失效路径对网架结构抗火性能的影响

在正放四角锥网架结构抗火性能研究基础上,进一步分析两向正交正放网架、正放抽空四角锥网架和斜放四角锥网架在大空间建筑火灾中的热力耦合反应.基于有限元程序ANSYS建立网架结构上弦压杆应力比一致的结构分析模型,按温度增量加载的方法对网架结构热力耦合非线性反应进行了分析.结果表明,在大空间建筑火灾非均匀温度场中网架结构具有不同的杆件失效路径,正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架和斜放四角锥网架在各自的杆件失效路径下临界温度趋于一致;网架结构在火灾中产生适度数量的杆件破坏,可更大程度地释放附加温度应力,表现出结构具有较高的抗火承载力和临界温度;两向正交正放网架的水平支撑桁架体系的抗火承载力对结构的整体抗火承载力有较大影响.按上弦杆具有相同应力比的结构模型,分析得到的失效杆件是影响结构抗火承载力的关键杆件.上述结论可为进一步研究网架结构抗火设计方法提供理论依据.     

Pretension process analysis of prestressed space grid structures

Prestressed space grid structures have been widely applied in long span structures for many years. The key problem of such structures is how to control the prestressing force during the pretensioning process. An initial internal force (IIF) method for pretension process analysis of prestressed space grid structures is proposed in this paper. With this method, the control force of a prestressed member can be calculated. By pretensioning members to the control value, the final force of prestressed members, which is generally designed before pretension, will be obtained successfully. Furthermore, the internal force of unprestressed members and the nodal displacements can be obtained easily when the structure is pretensioned by different schemes, such as one member is assembled and pretensioned, several members are assembled and pretensioned synchronously, or members are pretensioned step by step. During the computation, the global stiffness matrix of the structure is assembled once and can be employed directly or with some local modifications under different pretension conditions. The computational rate is thus greatly improved. The numerical results show that the proposed method is correct, reliable and effective and can be applied to linear analysis of prestressed structures.     

深基坑围护墙与支撑体系相互作用有限元分析

提出了一个分析深基坑围护墙与支撑体系相互作用的新的计算模型,即把整个深基坑周边围护桩结构简化为空间杆系有限元体系,将支撑体系视为子结构,通过子结构凝缩与拼装方法分析围护桩与支撑体系的共同工作.该方法能够分析支撑体系的空间效应以及由支撑平面框架连接而产生的桩与桩之间的空间作用,能够分析实际工程中存在的不均匀开挖所带来的对支护结构变形和内力的影响,以及深基坑切向平面内支护结构的变形和内力等.最后,文章给出了一个均匀开挖的算例.     

多阶段预应力空间网架结构一次张拉计算法

该文提出多阶段预应力空间网架结构一次张拉计算法,将某一阶段第i次对i预应力杆增加的预应力值作为未知数,通过结构力学方法建立该阶段预应力准则方程式并求解之。然后可计算该阶段i次预应力各预应力杆的控制值(包括各预应力杆原有的内力值),后张预应力对先张预应力的影响值,以及网架结构杆件内力和节点变位,直至该阶段最后一次预应力时得到该阶段各预应力杆的设计内力值及网架结构内力和变位。重复这样的分析计算可得到多阶段预应力网架结构预应力杆的最终内力控制值及网架杆件内力和节点变位。采用该方法,预应力杆的内力值在预应力张拉过程中无需调整,可一次性完成预应力施加操作过程。该文中附有算例说明,计算结果表明:提出的多阶段预应力空间网架结构一次张拉计算法是正确、可靠和有效的。     

考虑弹塑性变形的泥石流大块石冲击力计算

以Hertz接触理论为基础,考虑结构的弹塑性特性,给出泥石流大块石冲击力的计算方法。采用Thornton假设,即材料为理想弹塑性体,对Hertz接触理论进行弹塑性修正,推导考虑材料塑性的接触压力计算公式。为模拟泥石流大块石对构筑物的冲击,将构筑物假设成静止不动的平面,将大块石简化为以某速度运动的质点,建立基于修正Hertz接触理论的计算模型。计算结果表明,泥石流大块石在很小的冲击速度(小于1m/s)下就可能导致混凝土材料冲击接触面上产生塑性变形。考虑结构弹塑性特性后,冲击压力计算结果小于弹性冲击压力,更符合实际情况。     

深圳地铁岗厦北站主体结构空间受力分析

针对目前地铁车站结构设计中平面简化方法的局限性,以深圳地铁岗厦北站为例,利用ANSYS 13.0建立车站标准段主体结构空间有限元模型,对车站主体结构在施工阶段和正常使用阶段下的受力特性进行分析。计算结果表明:车站各层板承受双向正弯矩;侧墙单向受力明显;空间计算模型能避免平面简化模型对车站各结构构件协同受力作用和中板开洞的忽略;正常使用阶段工况为最不利工况。研究结果对类似工程设计具有一定的参考价值。     

单次张拉预应力空间立体钢桁架的归并优化设计

基于拉索式空间预应力钢结构优化分析的计算方法，进一步得到了张拉预应力空间钢桁架归并优化计算模型．利用该模型可根据实际设计需要对索张拉空间预应力钢结构单元进行任意的归并优化．本文利用所建立的优化方法对工程中有应用前景的三角立体钢桁架结构进行了优化分析，并讨论了不同参数变化对优化结果的影响，同时结合相应非预应力结构的优化结果进行了对比分析。为工程应用提供了一定的参考依据．