北京工业大学体育馆采用大跨度张弦穹顶

北京工业大学体育馆为2008年奥运会羽毛球比赛馆,建成后为国内最大跨度的张弦穹顶结构。体育馆规划用地面积44 355m2,建筑总面积24 383m2,地上2层,地下1层,赛时总座席7 500个,其中固定座席5 500个,临时座席数2 000个,建筑高25·95m,主馆钢屋盖支座间最大跨度93m,最大悬挑跨度15     

结构优化设计中压杆稳定可靠度约束的简化处理

对结构优化设计中压杆稳定可靠度约束进行了简化处理,在３类截面的压杆稳定曲线下给出临界抗力 均值、变异系数的表达式,用一个等效随机变量来代替构件抗应力与截面积的乘积,将非线性极限状态方程简化 为线性方程,推导了替代公式并有效地消除了当量化过程的误差．通过４个桁架算例的验证表明,该方法显著提高了计算效率,在满足精度要求的同时便于工程应用．     

多高层预应力钢结构索支撑-框架静力性能研究

将预应力索支撑引入多高层钢结构,提出耗能预应力索支撑-框架结构,该结构体系能有效提高框架结构的抗侧能力和侧移延性,减小柱子计算长度,降低结构用钢量。利用有限元分析方法,分别对预应力索支撑-刚接框架、预应力索支撑-半刚接框架以及纯刚接框架进行静力性能分析,研究轴压比对三者的弹塑性发展、极限承载力、破坏机理、侧移刚度和侧移延性等方面的影响规律。研究表明,设置索支撑除增大框架抗侧刚度和提高极限承载力外,更重要的是提高侧移延性,改善破坏模式,且当外荷载去除或减小时使框架全部或者部分回到原始平衡位置,实现自复位。另外,随着轴压比的增大,三者抗侧承载力均降低,纯框架侧移延性降低,但索支撑-框架延性基本不受轴压比影响。     

大跨度复杂异形钢框架结构设计与承载力性能研究

对某异形框架展馆工程进行了设计研究,并取展馆中较典型的1榀框架进行实体有限元分析,系统研究了该异形框架设计荷载下的受力性能和极限荷载下的破坏机理、极限承载能力等。针对受力性能薄弱的节点部位,提出了翼缘加宽型和盖板加厚型两种加强型构造措施。研究表明:结构设计时,通过在梁端加宽翼缘或加设盖板来对梁端给予加强,可明显增加框架强度,改变框架受力性能,提高极限承载能力。此外,在设计荷载作用下框架基本处于弹性受力状态,极限荷载作用下框架可表现出足够的安全储备能力。     

基于DSP的主动磁轴承电主轴控制系统研究

针对主动磁轴承电主轴控制器设计复杂、价格昂贵等问题,采用数字信号处理器和智能功率模块,设计了主动磁轴承控制系统,实现了磁轴承的悬浮和电机调速。采用智能PID算法,编制了控制软件。连续运转试验表明,磁轴承悬浮稳定,旋转速度达4×104r/m in。该控制系统结构简单,性价比高,可满足高速铣削磁悬浮电主轴要求。     

2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构整体稳定性能分析研究

2008奥运会羽毛球馆屋面钢结构采用弦支穹顶结构体系。该体系为半柔性结构,结构的整体稳定性能是该类结构体系设计选型的控制因素。弦支穹顶结构具有屈曲特征值非常密集且为局部失稳屈曲模态的特点。本文重点对计算方法、材料弹塑性、节点构造以及预应力损失等因素对弦支穹顶结构整体稳定承载力计算的影响进行分析研究,研究表明荷载子步数、材料非线性以及索撑节点构造对奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构整体稳定均有较大的影响。对基于结构整体稳定安全的大跨度钢结构性能化设计进行了初步探讨,提出了整体结构体系屈曲稳定承载力系数的建议取值。     

人行激励下梁板结构与人体耦合作用研究

对于重要的梁板结构,应该考虑人行激励下的结构振动以及人体舒适度问题.根据单步落足曲线将人体等效为具有主体部分和耦合质量的时变动力模型,并建立了梁板结构与移动人体相耦合的动力平衡方程及其解析表达式.考虑行走速度和楼板长度等因素,按耦合分析方法对人体与结构的动力响应进行了研究和比较,结果表明人体的自振频率、行走步频和速度是影响结构动力响应和人体的舒适度的重要因素,在梁板结构设计时需要充分考虑上述因素从而有效降低结构振动强度.与等效静力法和不考虑人体耦合作用的动力方法相比,本文提出的动力耦合分析方法更加全面和准确.     

2008奥运羽毛球馆新型预应力弦支穹顶结构动力特性及地震响应分析

奥运羽毛球馆弦支穹顶直径93m,为目前世界跨度最大的弦支穹顶结构。对其建立有限元模型,进行动力特性分析,提取结构前60阶自振频率和模态振型得出,结构模态频率密集,振型以中间张弦穹顶竖向振动为主等特点;合理选取地震波对结构进行水平和竖向地震时程分析,提取结构上部网壳与下部索杆在地震作用下的动内力变化数值,并与反应谱法结果进行比较,得出结构径向杆件地震动反应最大,水平向地震起控制作用等特点,可为相关结构的抗震设计提供参考。     

多次预应力拱桁架静力试验

对预应力张弦拱桁架进行了模型试验研究,通过多次张拉预应力索分级加载,验证可滑移弹性支座在张拉过程中的滑移性能,测试多次张拉过程中拱桁架构件的应力及结构的位移变形,并与理论计算结果进行了对比。结果显示,多次施加预应力可以有效降低结构内部应力峰值,增大结构承载能力。试验模型及结论可以为今后此类工程的设计和施工提供参考。     

大跨度弦支穹顶结构风速时程模拟研究

随着大跨度空间结构的发展,风荷载对其结构的影响越来越不容被忽视。目前,国内针对这方面的研究才刚刚起步,对弦支穹顶结构的研究更是甚少。在结构的风振响应分析中,基于数值模拟方法得到的风速时程曲线被越来越多的运用。利用线性滤波器中的自回归AR模型,通过VC与Matlab的混合编程以及自行编制的Romberg积分程序,对大跨度弦支穹顶结构进行了高效快速的风速模拟,并以奥运羽毛球馆为例证明了其正确性。为后面对弦支穹顶结构的风振响应分析奠定了基础。